

在开端之初,炙热膨胀的宇宙充满了基本粒子,但这些粒子没有质量。宇宙中也存在力场,其中一个场——希格斯场——冷却并凝结成一种量子液体。这种液体拖拽着其他粒子,赋予了它们质量。液体产生了涟漪,涟漪形成了一种新粒子,称为希格斯粒子。
这听起来像是一个“适者生存”的故事。但这是物理学标准模型的基础。到目前为止,物理学家们已经发现了标准模型预测到的所有粒子,除了一个:希格斯粒子本身。位于瑞士的大型强子对撞机(LHC)的研究人员已经寻找希格斯粒子一年多了,到明年冬天,他们要么找到它,要么就会知道他们找不到。“目前还不清楚,”在LHC工作的约翰斯·霍普金斯大学物理学家Andrei Gritsan说,“哪种情况会更有趣。”
LHC的物理学家通过将粒子相互猛烈撞击来寻找希格斯粒子,使得某种东西(例如希格斯粒子)从碰撞的能量中出现,并在探测器中留下其痕迹。之前的实验表明,希格斯粒子并不存在于0到114吉电子伏特(GeV)的能量之间,而物理学家现在已经确定145 GeV是其存在的最高上限,所以他们寻找的空间越来越少了。
随着他们碰撞越来越多的粒子,并探测到越来越多的有希望的信号,物理学家们将越来越确信他们已经探测到了希格斯粒子。到今年夏天,他们将有95%的信心,但对物理学家来说这还不够。到今年年底,他们将百分之百确定,无论结果如何。
如果他们找到了希格斯粒子,他们就找到了某种极其奇特的东西。标准模型将所有粒子分为两类:那些构成物质的粒子,以及那些携带四种力(电磁力、引力以及“强”核力和“弱”核力)的粒子。希格斯粒子不属于任何一类,而深入探究其定义只会让物理学家们无从下手。“在这里,语言不重要,”约翰斯·霍普金斯大学的物理学家Jonathan Bagger说。“只有数学才重要。”
如果找不到呢?也许它就在那里,但其信号不同。或者,标准模型可能存在一个致命的缺陷。如果是这样,那么没有人能够给出一个“适者生存”的故事来解释质量。“这非常令人兴奋,”Bagger说。“也非常可怕。”
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