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希格斯玻色子究竟是什么?为什么它会被称为“上帝粒子”?

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2012年7月,物理学领域有了一个重大的发现,物理学家们终于解开了困扰他们40多年的谜团。当每个人都兴奋地握手庆祝时,一个老人哭了,这个人就是彼得•希格斯。他对一个新的基本粒子的预测,即标准物理模型中对基本粒子家族的必要补充,最终被证明是正确的。

希格斯玻色子的发现尤其令人期待,因为它被吹捧为“上帝粒子”。但是为什么它有这么一个耸人听闻的昵称呢?

自然的力量

如果说社交媒体教会了我们什么的话,那就是一个文化中的想法会以指数速度传播,但误解也是如此。不了解来龙去脉,就连喜剧也似乎变成悲剧。难道上帝粒子的发现最终证明了上帝确实存在?

你在与物理学家交谈时说出 “上帝粒子”这个词时,如果他或她一脸苦相地反驳的话,不要感到惊讶。令物理学家懊恼的是,这个词现在已经不可避免地与粒子纠缠在一起了。对物理学家来说,这是一种不必要的夸张。彼得•希格斯更愿意把它称为物理学最想要的粒子。但是为什么我们如此迫切地想要找到它?

标准模型中的基本粒子可以分为费米子和玻色子。费米子是构成物质的粒子,而玻色子则是传递物质之间作用力的粒子。在20世纪50年代末期,科学家证实物质和辐射可以同时表现出粒子和波的行为。这被称为波粒二象性。

因此,每个粒子都与一个相应的场或粒子所“携带”的扰动相关联。

例如,两个磁体之间的排斥和吸引力是电磁力,但你可能不知道这个磁场是由光子携带的,它的粒子模拟物。虽然我们可以从磁体的运动中探测到磁场,但对携带它的粒子却不能这样说。这是因为力量粒子或玻色子是无形的或虚拟的。

标准模型描述了自然界四种基本力中的三种。按照力量顺序,他们可以列为,结合原子核并由胶子携带的强场,最常见的,由电子承载的电磁场,和致使β衰变及核聚变反应,由W和Z粒子携带的弱场。

一个叫做引力子的假想粒子被认为携带着引力,这是第四种基本力,但是每一次尝试将其合并到模型中并完成这个谜题时,结果都失败了。对于物理学家来说,无法将一切都包含在一个整体中一直是挫败感的来源。追求对称

物理学家渴望确定性,他们希望能够有预测的能力,并见证事件慢慢明朗。标准模型允许我们描述原子核千分之一大小的粒子的行为,但他们仍然不满意。

在这些力量中,存在着明显的不对称。电磁学的范围是无限的,但弱相互作用力的范围不是。物理学家认为存在一种对称性,有一种比所有四种基本力更基础的力。他们认为这四种力量是从单一河流中分裂出来的一个三角洲的溪流。因此,所有不同的力量都是一种力量的表现,它是大爆炸后出现的第一个力量。


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