大型強子對撞機或已發(fā)現(xiàn)上帝粒子 _探測器

【大型強子對撞機或已發(fā)現(xiàn)上帝粒子】

兩個高能質(zhì)子束（紅線）相撞的景象， CMS探測器負責測量它們的能量。黃線代表撞擊時形成的其他粒子的移動軌跡

CMS探測器，重量達到驚人的1.3萬噸

CMS探測器控制室，屏幕上的圖像展示了質(zhì)子束對撞的景象

歐洲核子研究組織的一名物理學家站在白板前解釋ATLAS實驗
13日下午，歐洲核子研究組織(以下簡稱CERN)的物理學家比奧拉-吉亞諾蒂宣布他們首次發(fā)現(xiàn)有“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子存在的堅實證據(jù) 。雖然所發(fā)現(xiàn)的信號并不滿足關于一項“充分科學發(fā)現(xiàn)”的嚴格科學標準，希格斯-玻色子是否存在，需要等到2012年才有答案。
這一次，兩個獨立的科學家小組在相互不交流的情況下進行實驗，以提高實驗結(jié)果的真實性。其中一個小組由吉亞諾蒂領導，她表示他們的小組在過去一年里發(fā)現(xiàn)了上帝粒子存在證據(jù) 。她說：“我們?yōu)槲磥韼讉€月的研究打下了堅實基礎。”
英國粒子物理學家塔拉-謝爾斯表示實驗結(jié)果令人感到興奮，說明還會上演更多相關發(fā)現(xiàn) 。曼徹斯特大學粒子物理學家斯特芬-索爾德納-萊姆博爾德稱：“ATLAS和CMS(用于尋找上帝粒子的兩臺探測器)在尋找希格斯玻色子過程中取得了里程碑意義的發(fā)現(xiàn) ，但當前獲取的數(shù)據(jù)還不充分，還不足以證明這種粒子確實存在。然而，實驗結(jié)果仍讓我感到興奮，這一次，大型強子對撞機得出了非凡的發(fā)現(xiàn) 。”
CERN的態(tài)度較為謹慎，指出：“當前得出的主要結(jié)論是：如果標準模型的希格斯玻色子確實存在，根據(jù)ATLAS的實驗結(jié)果，它的質(zhì)量應該在116-130 GeV(千兆電子伏特)之間(與10億個電子伏的能量相當)；根據(jù)CMS的實驗結(jié)果，質(zhì)量則在115-127 GeV之間。兩項實驗得出的質(zhì)量區(qū)間大致相同，但這不足以證明發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。如果存在的話，希格斯玻色子應該非常短命，會以很多不同的方式衰變。我們的發(fā)現(xiàn)立基于觀察它們的衰變，而不是希格斯玻色子本身。ATLAS和CMS均對幾個衰變通道進行了分析。”
英國《新科學家》雜志的莉莎-格羅斯曼指出，研究人員根據(jù)實驗結(jié)果認為希格斯玻色子的質(zhì)量很小，他們還將得出更令人興奮的發(fā)現(xiàn) 。她說：“一個質(zhì)量大約125千兆電子伏特的希格斯玻色子能夠為進入地圖上未標注的地帶炸開一條通道。這種低質(zhì)量意味著至少需要一種新型粒子去穩(wěn)定它。”
得出實驗結(jié)果后，研究人員給出的確定性水平為“西格馬”，這在粒子物理學領域是非常罕見的。研究人員需要擁有5西格馬水平的確定性才能在真正意義上得出一項正式發(fā)現(xiàn)，也就是說，結(jié)果出現(xiàn)統(tǒng)計誤差的幾率只有百萬分之一。只有達到3西格馬水平，科學家才會承認實驗結(jié)果，也就是說，出現(xiàn)誤差的幾率只有1/370 。13日宣布的結(jié)果并沒有提到西格馬水平，ATLAS實驗結(jié)果的西格馬水平為2.3 。
物理學家認為希格斯玻色子是了解宇宙的關鍵，它賦予構(gòu)成原子的粒子質(zhì)量。如果沒有質(zhì)量，這些粒子將以光速在宇宙中穿行，無法結(jié)合在一起，形成原子，進而無法形成包括行星和人在內(nèi)的宇宙萬物。1964年，愛丁堡大學物理學家彼得-希格斯預言存在希格斯玻色子。此前尋找希格斯玻色子的努力均以失敗告終，導致一些科學家懷疑它的存在。
尋找希格斯玻色子是大型強子對撞機的一項主要任務。這臺對撞機座落于法國-瑞士邊界附近地下深處的一條18英里(約合29公里)長的環(huán)形隧道。實驗中，亞原子粒子質(zhì)子束以接近光速的速度發(fā)生相撞，模擬大爆炸后瞬間的宇宙形態(tài) 。如果物理學家的理論是正確的，每一萬億次撞擊會形成一些希格斯玻色子，而后快速衰變。這種衰變會留下痕跡。
CMS全稱“緊湊渺子線圈”，重1.3萬噸，位于地下330英尺(約合100米)，ATLAS全稱“超環(huán)面儀器” ，長148英尺(約合45米)，高82英尺(約合25米)，是迄今為止制造的體積最大的探測器。

新浪科技（孝文）