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最新科研显示上帝粒子为5种不同粒子

时间:2017-11-04 22:45:33 浏览量:
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美国进行的一项新的原子撞击实验结果显示,所谓的“上帝粒子”实际上可能是5种截然不同的粒子。所说的“上帝粒子”也就是希格斯玻色子,长久以来,物理学家便一直寻找这种理论上存在的粒子。物理学家认为希格斯玻色子是宇宙万物的质量之源,因此才有“上帝”之称。

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寻找希格斯玻色子是大型强子对撞机实验的目标之一。3月,对撞机开始亚原子粒子对撞实验,运行功率达到其最大功率的一半。根据广泛接受的标准物理学模型,所有粒子通过与希格斯玻色子发生相互作用获得质量。

一些理论家认为希格斯玻色子并不单单指一种粒子,而是多种质量相似但所带电荷存在差异的粒子。美国伊利诺斯州巴达维亚费米实验室的研究人员指出,他们发现了能够证明这种“多种粒子理论”的证据。有关“上帝粒子”的单一粒子理论就此面临挑战。

在费米实验室万亿电子伏粒子对撞机最近进行的一项名为“DZero”的实验中,科学家发现质子和反质子相撞更多地是产生物质粒子而不是反物质粒子。研究报告联合执笔人、费米实验室理论物理学家亚当·马丁表示,两者之间相差很少,不到1%,但无法利用假定只存在一种希格斯玻色子的标准模型加以解释。马丁说:“这种影响实际上非常小,但如果将标准模型中所有最初原则考虑在内,这种影响仍远远超过我们的想象。”

标准模型假设只存在一种希格斯粒子,无法解释DZero实验的结果。如果科学家假定希格斯玻色子实际上是指5种粒子——也就是对标准模型进行扩展,形成双希格斯二重态模型——DZero实验的结果便可以解释。马丁说:“在对标准模型进行扩展时,我们加入了新的粒子和新的交互作用。新的交互作用对物质和反物质区别对待,因此能够促使实验中出现更大的影响。”研究结果于最近刊登在物理学研究网站arXiv.org上。

科学家表示,如果存在多个希格斯玻色子,它们可能与物质发生不同的相互作用,让标准模型以外未发现的新物理学呈现在我们面前。马丁说:“很多扩展标准模型的计划第一步都是添加更多希格斯玻色子。”

费米实验室理论物理学家克里斯·奎格并没有参与此项研究。他指出,虽然这项实验非常引人注目,但实验结果仍只是初步的。“任何东西都无法让我怀疑结果,但如果结果非常出人意料,我们便要严肃认真对待。我们不能过早地下结论,这一点非常重要。”

如果马丁的研究小组是正确的,即希格斯玻色子实际上是指5种不同的粒子,瑞士的大型强子对撞机可以验证他们的结论。研究报告联合执笔人马丁说:“我们认为这些希格斯粒子不会太重,一定可以借助大型强子对撞机发现它们。”

伯明翰大学物理学家、大型强子对撞机ALICE(大型离子撞击实验的英文缩写)项目负责人大卫·埃文斯在电子邮件中指出:“我个人认为不可能存在5种不同的希格斯粒子。如果最终证明确实存在,大型强子对撞机将变得更令人兴奋。”

站长点评:希格斯玻色子是物理学基本粒子“标准模型”理论中最后一种未被发现的基本粒子,其自旋为零,其他粒子在希格斯玻色子作用下产生质量,为宇宙形成奠定基础。迄今为止,“标准模型”预言的其他粒子都已发现,但希格斯玻色子的存在尚未在实验中证实,它又被称为“上帝粒子”。一旦研究证实希格斯玻色子不存在,“标准模型”理论将被推翻。

编辑:夜樱
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