“希格斯場”蘊(yùn)含新物理學(xué)
2022年7月4日,在希格斯粒子發(fā)現(xiàn)10周年紀(jì)念日,歐洲原子能中心舉辦了一場紀(jì)念報(bào)告會,2013年的諾貝爾獎得主弗朗索瓦-恩格勒和彼得-希格斯通過視頻方式出席了紀(jì)念大會。2012年7月4日,歐洲原子能中心的發(fā)言人公布了一項(xiàng)重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn),大型強(qiáng)子對撞機(jī)的兩大實(shí)驗(yàn)室——ATLAS和CMS的科學(xué)團(tuán)隊(duì)在粒子碰撞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的希格斯玻色子。從希格斯粒子或“上帝粒子”的理論預(yù)言到實(shí)驗(yàn)證實(shí),相關(guān)的科學(xué)探測活動經(jīng)歷了漫長的48年或近半個世紀(jì)。
南京大學(xué)早在1998年就加入了ATLAS實(shí)驗(yàn)室的囯際合作組,南京大學(xué)ATLAS團(tuán)隊(duì)在科技部和國家自然科學(xué)基金委的支持下參與了ATLAS實(shí)驗(yàn)室的主要科學(xué)活動,包括探測器的建造、維護(hù)升級和數(shù)據(jù)分析。南京大學(xué)、中科院高能所、北京大學(xué)、山東大學(xué)共同組建了中國ATLAS團(tuán)隊(duì),南大團(tuán)隊(duì)和中國團(tuán)隊(duì)在希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)及其性質(zhì)的精確測量領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵作用,主要取得的基礎(chǔ)性科研成果包括希格斯粒子與底夸克、與陶輕子的耦合作用,希格斯粒子的自耦合作用,希格斯粒子的衰變等。希格斯粒子是物理學(xué)研究的熱門和前沿課題,它是粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一個被發(fā)現(xiàn)的粒子,中國科學(xué)家在20多年的國際合作研究中功不可沒。
在粒子圖表“最后的拼圖”希格斯玻色子發(fā)現(xiàn)10周年之際,7月4日,《自然》雜志在線發(fā)表了“后希格斯時(shí)代”回顧與展望的文集,10年以來,ATLAS和CMS囯際合作團(tuán)隊(duì)探測到了30多次希格斯粒子事件的信號,記錄了它的產(chǎn)生和衰變的數(shù)據(jù),主要分析了希格斯粒子與其它粒子的交互作用,依據(jù)粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的理論架構(gòu),其它粒子在與希格斯粒子或希格斯場發(fā)生“強(qiáng)相互作用”時(shí)獲得大的質(zhì)量,反之,其它粒子在與希格斯粒子或希格斯場發(fā)生“弱相互作用”時(shí)獲得小的質(zhì)量。希格斯粒子的固有屬性是賦予其它粒子以質(zhì)量,“上帝粒子”因此得名,賦能賦質(zhì)的特性意味著唯物主義學(xué)說的正確性,而希格斯本人恰巧是一位無神論的自然主義者。

2022年7月5日,歐洲原子能中心主管的大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC再次完成了設(shè)備維護(hù)和技術(shù)升級,正式開啟了這臺超大機(jī)器在第三階段的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行和數(shù)據(jù)提取,經(jīng)過升級改造之后的LHC獲得了更高的能級,對撞能量和粒子束的亮度隨之提高,數(shù)據(jù)的提取和處理能力達(dá)到了機(jī)器性能的最好水平。實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)團(tuán)隊(duì)期待從“希格斯工廠”的運(yùn)行中找到更多有關(guān)希格斯粒子基本屬數(shù)和參數(shù)的信號,發(fā)現(xiàn)希格斯粒子與物質(zhì)和反物質(zhì)、早期宇宙演化、暗物質(zhì)和暗能量有關(guān)的線索,開啟“新物理學(xué)”的序幕。
任何一個事件的發(fā)生都帶來了主體性效應(yīng)和伴隨性效應(yīng),事件哲學(xué)的主體或主生的效應(yīng)和伴隨或次生的效應(yīng)遵守科學(xué)哲學(xué)其中之一的等效、增效和減效原理。從等效原理或延伸的廣義效用原理解釋了事物的普遍聯(lián)系。事物的強(qiáng)普遍聯(lián)系反映了靜態(tài)的事物強(qiáng)相互作用,事物的弱普遍聯(lián)系反映了靜態(tài)的事物弱相互作用,反之,強(qiáng)相互作用反映了動態(tài)的強(qiáng)相互聯(lián)系,弱相互作用反映了動態(tài)的弱相互聯(lián)系。簡而言之,聯(lián)系是靜態(tài)作用的概念,作用是動態(tài)聯(lián)系的概念,新科學(xué)哲學(xué)通過事件哲學(xué)的“連鎖反應(yīng)”解釋了事物聯(lián)系性和作用性的等效關(guān)系。
什么是科學(xué)哲學(xué)的等效原理?舉例說來,物質(zhì)和物質(zhì)、物質(zhì)和場、場和場的相互作用不僅產(chǎn)生了力的物理現(xiàn)象,而且產(chǎn)生了質(zhì)量的物理現(xiàn)象,自然的相互作用產(chǎn)生力和質(zhì)量的現(xiàn)象適合科學(xué)哲學(xué)多重論的等效原理。粒子標(biāo)準(zhǔn)模型揭示了12種基本粒子在相互作用中產(chǎn)生的三種基本力:弱力、強(qiáng)力和電磁力。量子引力是第四種基本力,有待未來物理學(xué)家的發(fā)現(xiàn)和解讀?;玖W雍拖8袼箞龅南嗷プ饔卯a(chǎn)生了質(zhì)量,“希格斯機(jī)制”揭開了物體質(zhì)量的來源之謎,基本粒子與希格斯波色子相互作用的強(qiáng)弱決定了基本粒子質(zhì)量的大小。重子的質(zhì)量大,它們與希格斯場的作用性強(qiáng),輕子的質(zhì)量小,它們與希格斯場的作用性弱。
輕子中的光子沒有靜止質(zhì)量,但可以把光子和希格斯場的作用強(qiáng)度理解為“基態(tài)為零”。大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC的兩個實(shí)驗(yàn)小組已觀測和分析了希格斯玻色子和重粒子——頂夸克、底夸克、Z玻色子和W玻色子的作用關(guān)系,希格斯玻色子和輕粒子——陶子的作用關(guān)系,觀測的數(shù)據(jù)與粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的理論預(yù)測保持一致,理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了希格斯場是粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的“基本模塊”。新科學(xué)哲學(xué)將物理學(xué)定義為一門研究物能體的固有屬性和固有量的科學(xué),比如:希格斯粒子固有的屬性之一是自身的作用或自身耦合,希格斯粒子通過自身耦合獲得了質(zhì)量,希格斯粒子固有的物理量之一是它的質(zhì)量為125GeV,大型對撞機(jī)的能級高于希格斯的質(zhì)量或能量。
