正在阅读《第14章 亲爱的,我的希格斯在哪儿》
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从学术上来说,希格斯玻色子并不有趣,它只是证明了希格斯场的存在,这就是物理学家在2012年很难解释它的原因。大型强子对撞机的圆周为27千米,造价为90亿美元,并且每年还要花费10亿美元运行这台机器,大约消耗1.3太瓦(1)的电力。因此如果记者非常平和地问“希格斯玻色子是做什么用的”,而你回答“它什么都做不了”,这个回答就实在是太不明智了。

希格斯场和戈德斯通玻色子的确做了一些有趣的事情,但它们太狡诈了,所以我们必须在场中创造一个没有意义的粒子,看戈德斯通玻色子是否在那儿。希格斯玻色子并没有赋予粒子质量,但它证明粒子获得质量的理论是正确的。这就是大型强子对撞机的作用。

取一束强子(夸克组成的粒子),把它们发射到巨大的隧道之中,隧道通过电磁力使强子循环加速,就像一个巨大的离心机。这些强子的速度达到光速的99.9%,温度比太空稍低,然后使在循环中的不同点撞击在一起,释放出的能量最终分布在整个场中。

有时你会听到这样的描述:就好像夸克撞在一起,里面的粒子掉出来。但这是不对的。夸克里没有粒子,但它们撞在一起的时候会释放巨大的能量,这些能量会转移到其他场中。撞击也产生了电子、μ子、τ子、中微子、反物质、胶子、光子、W粒子、Z粒子,如果足够幸运,就会撼动希格斯场,而我们就能从读数中看到一个微小的光点。

2012年7月4日,这一重大发现终于在法国一个拥挤的演讲厅里被公布。演讲只用了一张PPT,上面是漫画字体,但也毫不逊色。人们终于发现了具有希格斯玻色子预期属性的粒子。

掌声响起的时候,听众席里的彼得·希格斯开始哭泣。他48年的研究结束了,他的假设得到了证实。

埃米建的房子

量子场论中粒子的完整列表非常庞大。以夸克的数量为例,最开始有6个主要的场:上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克,每种夸克都有3种可能的色荷(红、绿、蓝),因此共有18个粒子/场;接着,我们还要考虑所有的反物质夸克,加起来是36个,如果还要考虑左手性和右手性,那就是72个。

然而,大多数变种都非常像,所以与其把所有可能的粒子放在一个粒子周期表中,我们不如画一个简要的列表,如下:

你所看到的,是我们把一个世纪以来的科学实验和诺特定理的对称性结合在一起。

诺特奠定了基础,狄拉克、费曼、盖尔曼、温伯格、格拉肖、希格斯等许多人创造了这个精巧而美丽的复杂结构。

这被称为粒子物理的标准模型,因为它建立了每一种粒子以及它们之间每一种相互作用的理论模式。这是物理学的最高成就。

对一些人来说,大型强子对撞机似乎是一种浪费。但是请记住,这是一台用于测试宇宙最伟大理论的机器。量子场论和诺特定理给我们提出了最宏大的问题,因此我们创建一个最宏大的答案是理所当然的。

(1) 1太瓦=1012瓦—译注

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