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希格斯粒子無法解釋的“多余”質量從何而來？

時間:2013-01-30 09:42 來源:環球科學   http://www.huanqiukexue.com/html/newqqkj/newwl/2013/0130/23074.html

    每個質子由3個夸克組成，它們解釋了質子質量的1%，其余質量均來自夸克和膠子之間的相互作用。

    為了理解究竟是什么將可見物質——從恒星到行星到人，無所不包——結合在一起，你必須知道夸克和膠子如何相互作用。這是夸克物質物理學的本質，也是2012年8月12日至18日在華盛頓召開的夸克物質國際會議的核心議題。

    “可見宇宙中有一部分質量希格斯粒子無法解釋，我們正在研究這部分質量中的99%。”彼得?斯坦伯格（Peter Steinberg）稱。他是美國能源部布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory）的一名物理學家，也是夸克物質會議的積極參與者。

    他進一步解釋說，可見物質是指一切由原子組成的物質，原子的質量主要來自組成原子核的質子和中子，繞核運動的電子對其質量幾乎沒有什么貢獻。但是，質子和中子各由3個夸克組成，其質量大大超過組成他們的夸克的質量總和。那么，“其余”的質量從何而來？

    物理學家認為，答案在于，夸克如何通過交換膠子和膠子間的相互作用來發生相互作用。膠子是一種無質量的粒子，它通過自然界中最強的力——強核力——將夸克束縛在一起。這種力具有某種特殊的性質，如果你試圖將亞原子粒子夸克拉開，這種力會越變越強。為了了解這種力的特征，物理學家將原子核（又稱重離子）加速至接近光速，使得膠子占主導地位，然后牽引它們在粒子加速器（如布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC）和歐洲的大型強子對撞機（LHC））中迎頭相撞。這些對撞機能創造早期宇宙的環境，那時夸克尚未結合形成質子和中子。研究這種原始的夸克-膠子等離子體重的“自由”夸克和膠子的行為，有助于科學家更好地了解強核力，以及當這些粒子結合形成普通物質時，大量“多余”的質量是如何產生的。

    因此，即使可見物質只占整個宇宙的很小一部分——僅僅5%，余下的均由暗物質和神秘的暗能量組成，對它的研究也足以讓像斯坦伯格（Steinberg）這樣的物理學家忙活好一陣子了。

（環球科學  邱曉琰）

希格斯場理論或隱藏五種以上的“上帝粒子”

時間:2013-04-15 16:57 來源:騰訊科學         http://www.huanqiukexue.com/html/newqqkj/newwl/2013/0415/23176.html

物理學家認為當前的粒子理論還預言了五種甚至更多的不同質量希格斯玻色子，2015年LHC重啟后將繼續尋找“隱藏的上帝粒子”。

　　

 

超環面儀器內部探測器的躍遷輻射跟蹤器圖像，其可識別并跟蹤帶電粒子

 

    位于日內瓦邊境的大型強子對撞機已經發現了希格斯玻色子的信號，但是其質量區間卻與宇宙的命運息息相關，最新的研究結果顯示，我們的宇宙可能將面臨死亡的命運。希格斯玻色子的發現事件是真實的，緊湊μ子線圈的數據顯示質量為125.3 GeV，超環面儀器（ATLAS）探測到的質量為126.0 GeV，面對這一結果，物理學家們十分謹慎地進行驗證其是否為希格斯玻色子。

    到目前為止，希格斯玻色子被認為可解答基本粒子如何具有質量之謎，是標準模型預言的最后一種粒子，在4月份舉行的美國物理協會會議上，物理學家認為不排除未來可能會發現其他希格斯玻色子。根據麻省理工學院物理學家馬庫斯·克盧特介紹：“事實上希格斯場是一種更加復雜的理論模型，這些理論預言了五種甚至更多的希格斯玻色子，它們的質量并不相同。”

    今年3月，物理學家證實了希格斯玻色子的存在，其質量大約是126倍質子質量，符合標準模型的預測，而標準模型在粒子物理學中居于主導地位，描述了強、弱力與電磁力三種基本力的粒子理論。在標準模型中，希格斯玻色子與希格斯場存在關聯，根據標準模型預測，希格斯場存在于宇宙空間中，一種基本粒子都會對應著與之相適應的量子場，而希格斯玻色子對應的量子場就是希格斯場。

    由于希格斯場的存在，原本沒有質量的基本粒子可以從中獲得能量，由這些能量再轉換為質量，因此粒子通過遍布宇宙中的希格斯場時就像穿過“海洋”，使粒子受到“阻力作用”，這就是物理學家所尋找的萬物質量之謎。到了2015年，升級后的大型強子對撞機將獲得更多的能量，科學家將尋找不同質量的希格斯玻色子。斯坦福大學物理學家邁克爾·佩斯金認為我們將繼續這場尋找萬物質量之源的游戲，這或者僅僅是個開始。