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减肥路上的拦路虎——上帝粒子

清晨,你在第一缕晨光扫过窗帘时缓缓醒来,充足的睡眠已经将疲惫一扫而光。你哼着小曲,神采奕奕地取出了上个夏天最喜欢的一件衣服,站在了更衣镜前……

几番尝试之后,你的好心情已经荡然无存,腰腹间沉甸甸的赘肉仿佛直接挂在了你的心上。

为什么,为什么减肥这么难?

此时,你眼前的赘肉组织猛然被放大了一千倍,你看到,层层叠叠的结构消失了,取而代之的是一个个呈黄白色且饱满欲滴的脂肪细胞,圆润的脂肪滴占据了百分之九十的领土,将细胞核压在细胞质里不停摩擦。

你看着这令人厌恶的脂肪滴,想看看他到底是何方神圣,此时你的世界再次放大一千倍的一千倍,还是排列的整整齐齐的分子结构,并没有什么特殊。

于是,你一咬牙,让自己的视力再次放大一千倍的一千倍的一千倍。终于,让你十分难瘦的罪魁祸首:质量之源——希格斯玻色子,终于出现在了你的眼前。

希格斯玻色子

      注:以上故事只为说明尺度,由于测不准原理,无法通过肉眼看到单一的希格斯玻色子。

我们都知道,物理学经过几百年的发展,已经成功的将自然界的所有物理现象总结为了四种不同尺度下的作用力:引力——管束天体运转;电磁力——维持日常用电及其它常见现象;强相互作用力——维持原子核的稳定;弱相互作用力——促使粒子产生放射性。不过,物理学家还是觉得大自然一定有更加简洁的表示方式,因此在不断努力地将这四种作用进行大统一合并,而目前,完成这一目标的主要方法就是标准模型(PS:标准模型的基础即我国著名物理学家杨振宁于二十世纪下半叶所提出的杨米尔斯场理论)。

标准模型主要用来描述除引力之外的其它三种作用,它的理论模型由费米子及玻色子组成,其中费米子指的是组成物质的基本粒子,即我们比较熟悉的质子、中子等粒子,而玻色子则是代表物质基本粒子间传递作用力的粒子,如负责传递电磁力的光子,传递强力的胶子等。自60年代标准模型提出以来,根据理论所作出的很多预言已经被实验所证实,但是由于理论中的规范玻色子并没有质量,与观察并不符合。直到1964年,英国物理学家希格斯才补上了这一漏洞。他认为标准模型中应加入一种新的玻色子,即希格斯玻色子(又名上帝粒子,因为它作为质量之源夯实了标准模型理论的基础),正是它在相互作用中使规范粒子获得了质量。

希格斯玻色子和希格斯场论

科学家曾很难向普通民众解释清楚希格斯场。1993年,英国科学部长威廉?瓦多格列佛发起一场比赛,让科学家用一页纸的篇幅向他解释希格斯场,获胜者是英国伦敦大学学院的物理学家戴维?米勒。米勒把希格斯场比作一个房间,房间里均匀分散着一大群为政客聚会服务的工作人员。一个无关紧要的人可以不受阻碍地在人群中穿来穿去,然而,如果是时任英国首相撒切尔夫人到场,一定会吸引大量的关注:聚会工作人员会围拢在她周围,减慢她穿行的速度,使她带上某种“质量”。

理论虽然完成了自洽,但是在实验中,作为规范理论62种粒子中最后一个迟迟不肯露头的粒子,由于产生几率低,衰变过快,也着实在近半个世纪之中吊足了人们的胃口。不过,在2012年7月4日,上帝粒子终于露出了影子,谨慎的物理学家经过再三确认,在2013年3月才正式宣布希格斯玻色子已经被发现。为了进一步验证标准模型的准确性,物理学家们并没有止步于此。通过六年的不断实验,在上个月28号,也就是2018年8月28日,希格斯玻色子衰变成底夸克的过程终于被观测到了,标准模型的理论再次得到了证实。

发现“上帝粒子”的欧洲大型强子加速对撞试验机

      作为“年轻人的物理学”,量子力学至今不过只有百年的历史,而其中五十年,物理学家都被希格斯玻色子所困扰。下次,如果你还苦恼于自己过人的体重,不妨想想,谁让这可恶的上帝粒子如此狡猾呢?

特别声明:文中图片均取用自互联网,目的不用于商业宣传,仅作为交流学习之用。

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