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        “希格斯玻色子”背后的低調(diào)老人

        2017-11-10 23:22:04小時(shí)
        科學(xué)家 2017年20期
        關(guān)鍵詞:理論質(zhì)量

        4年前,84歲的英國(guó)理論物理學(xué)家彼得·希格斯(Peter W·Higgs)和81歲的比利時(shí)理論物理學(xué)家弗朗索瓦·恩格勒(Fran?ois Englert)一起分享了2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和800萬(wàn)瑞典克朗(約合人民幣750多萬(wàn)元)的獎(jiǎng)金,因?yàn)樗麄児餐忉屃肆W邮侨绾潍@得質(zhì)量的理論。

        1964年,恩格勒與同事羅伯特·布魯特(已故)提出了標(biāo)準(zhǔn)粒子模型理論,希格斯也于同年提出一種粒子場(chǎng)的存在,預(yù)言一種能吸引其他粒子進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)量的玻色子的存在。希格斯玻色子的存在與否,便是證實(shí)或證偽希格斯場(chǎng)理論的確鑿證據(jù)。幾十年來(lái),大西洋兩岸從事希格斯場(chǎng)理論研究的科學(xué)家都在尋找希格斯玻色子的

        蹤跡。

        直到2013年3月14日,歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)小組的研究人員宣布,他們先前探測(cè)到的新粒子就是希格斯玻色子,從而證實(shí)了希格斯場(chǎng)理論的真實(shí)性。

        彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒當(dāng)之無(wú)愧的成為了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。

        尋找和“希格斯玻色子(上帝粒子)”一樣難找的男人

        與在全球范圍內(nèi)奪人眼球的“希格斯玻色子”的亞原子粒子不同,1964年首位預(yù)測(cè)這種粒子存在的英國(guó)物理學(xué)家彼得·希格斯向來(lái)處事低調(diào),很少接受媒體采訪。作為英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)現(xiàn)今的榮譽(yù)退休教授,希格斯常被描繪成一個(gè)隱居遁世的天才。

        媒體的聚光燈對(duì)彼得·希格斯而言常常太過(guò)刺眼,為了躲避蜂擁而至的記者——每位諾貝爾獎(jiǎng)得主都不得不經(jīng)受的沖擊——這位愛(ài)丁堡出生的物理學(xué)家不帶手機(jī),消失在了他于2013年10月6日開(kāi)始的假期里。

        這是一個(gè)經(jīng)過(guò)了精心設(shè)計(jì),并且大獲成功的“預(yù)謀”。2013年10月7日上午,瑞典皇家科學(xué)院在宣布2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者之前——和之后——撥打希格斯的電話,都無(wú)人接聽(tīng)。

        彼得·希格斯出生在英格蘭泰恩河畔的紐卡斯?fàn)?,父親曾在BBC擔(dān)任聲音工程師。后來(lái),希格斯因?yàn)楦赣H工作的緣故,全家在第二次世界大戰(zhàn)期間搬離了紐卡斯?fàn)?,希格斯也因此沒(méi)有繼續(xù)在學(xué)校接受教育。隨后,希格斯與母親居住在布里斯托,并進(jìn)入了可安文法學(xué)校就讀。也許是上天的安排,希格斯在那里結(jié)識(shí)了英國(guó)理論物理學(xué)家、量子力學(xué)的創(chuàng)始者之一的保羅·狄拉克,并受到保羅·狄拉克在物理學(xué)方面的影響。

        希格斯是以1964年開(kāi)始發(fā)表的一系列論文而聲名鵲起的。這些論文預(yù)測(cè)了一個(gè)能量場(chǎng)的存在,它充斥在整個(gè)宇宙而牽引著與它形成互動(dòng)的粒子,同時(shí)賦予原本沒(méi)有質(zhì)量的粒子以質(zhì)量。這個(gè)被認(rèn)為在宇宙形成僅100億分之一秒之際即被激活的能量場(chǎng)含有一種相伴隨的粒子,那就是希格斯玻

        色子。

        這個(gè)理念起初遭到大部分物理學(xué)家的摒棄。希格斯所得出的結(jié)論是運(yùn)用了量子場(chǎng)論這一為人們所拋棄的過(guò)時(shí)學(xué)說(shuō)。有些重量級(jí)權(quán)威堅(jiān)稱他們能證明希格斯的理論是謬誤。據(jù)希格斯說(shuō):“我的同事大多將我看成是死死抱住量子場(chǎng)論不放的白癡,但我不相信它已像他們聲稱的那樣喪失生命力?!薄笆聦?shí)證明預(yù)測(cè)希格斯玻色子的存在是我迄今做過(guò)的最重要的工作,恐怕也是惟一最重要的

        工作。”

        揭曉謎底

        2012年7月4日上午,歐洲核子研究中心在舉行的研討會(huì)上宣布,最新發(fā)現(xiàn)的粒子很有可能就是希格斯玻色子。與會(huì)者都起身報(bào)以了雷鳴般的掌聲,希格斯則用他的手帕擦了擦眼睛。一個(gè)星期以后,再來(lái)觀看當(dāng)時(shí)的錄像,希格斯解釋自己為何會(huì)作出那樣的反應(yīng)。“我差一點(diǎn)就要流淚了,”他說(shuō):“我被在場(chǎng)觀眾反應(yīng)的浪潮壓倒了。在此之前我一直在克制情緒,但聽(tīng)到觀眾反應(yīng)時(shí),我忍不住了,這是我能給出的唯一解釋?!毕8袼购瑴I,不是因?yàn)闅W洲核子研究組織的這一發(fā)現(xiàn),為希格斯的理論提供了佐證,也不是因?yàn)樗K于可以證明自己不是白癡,而是因?yàn)樗雷约旱倪@一發(fā)現(xiàn)對(duì)周圍的人意味著什么。

        另一位獲獎(jiǎng)?wù)摺ダ仕魍摺ざ鞲窭?/p>

        弗朗索瓦·恩格勒出生在比利時(shí)的猶太家庭中。作為比利時(shí)歷史上第六位、也是布魯塞爾自由大學(xué)的第四位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,恩格勒顯得尤為“淡定”。

        在新聞發(fā)布會(huì)被推遲了一個(gè)多小時(shí)后,恩格勒告訴諾貝爾委員會(huì):“一開(kāi)始我以為自己并沒(méi)有獲獎(jiǎng),因?yàn)槲也](méi)有看見(jiàn)官方公告。”當(dāng)被問(wèn)及成為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的感受時(shí),恩格勒在電話中表示:“你可以想象到,這當(dāng)然是非常愉快的。能得到諾貝爾獎(jiǎng)的認(rèn)可,我感到非常非常激動(dòng)?!?/p>

        同樣低調(diào)的老人——希格斯玻色子無(wú)需改名

        其實(shí),希格斯玻色子擁有不止一位奠基之父,準(zhǔn)確地說(shuō),一共有6位。1964年,在彼得·希格斯提出有關(guān)希格斯粒子設(shè)想的差不多同一時(shí)期,比利時(shí)科學(xué)家羅伯特·布羅特和弗朗索瓦·恩格勒,以及英國(guó)科學(xué)家湯姆·基布爾和兩位美國(guó)同行杰拉爾德·古拉爾尼克和理查德·哈根所組成的跨大西洋“三劍客”,先后獨(dú)立發(fā)表了相似的理論。

        希格斯玻色子被譽(yù)為粒子物理學(xué)的“圣杯”,被稱為“質(zhì)量之源”,它的重要性無(wú)可取代。鑒于“希格斯玻色子”有眾多奠基之父的事實(shí),在榮譽(yù)與光環(huán)面前,為什么沒(méi)有人要求

        更名。

        恩格勒在接受采訪的時(shí)候說(shuō):“我真不希望給理論增添名字。我寧愿稱之為無(wú)向量的玻色子,因?yàn)樗从沉死碚摰囊粋€(gè)基本組分——這意味著玻色子在巡游中所經(jīng)過(guò)的場(chǎng)沒(méi)有什么優(yōu)先方向,跟磁場(chǎng)的情況不一樣?!睂?duì)于恩格勒來(lái)說(shuō)理論的名字并不重要,“爭(zhēng)論”的焦點(diǎn)應(yīng)該在于——到底有沒(méi)有玻色子。如果沒(méi)有玻色子,那將會(huì)是件非常令人遺憾的事。恩格勒認(rèn)為,從事基礎(chǔ)研究,才能取得進(jìn)展。如果一味地只搞應(yīng)用研究,那么很快就會(huì)喪失創(chuàng)新的動(dòng)力。培育善于思索而不是遇到什么謬見(jiàn)就一古腦兒地全盤接受的公民,人類的好奇心是必不可少的。所以他是低調(diào)而不計(jì)回報(bào)地在做研究。

        如果沒(méi)有希格斯玻色子世界會(huì)變成什么樣?那樣的世界里,由于沒(méi)有靜質(zhì)量(如同光子),所有的基本粒子都是以光速在運(yùn)動(dòng)。由于基本粒子間傳遞相互作用的速度就是光速,于是意味著難以存在由夸克形成的穩(wěn)定原子核。而電子若靜質(zhì)量為零,更意味著不可能形成原子、分子。這樣宇宙中便不會(huì)出現(xiàn)各式各樣的星球,更不會(huì)出現(xiàn)生命。

        專注于做某一件事情,不計(jì)較,榮譽(yù)只是對(duì)他們工作的肯定,并不是他們工作的重點(diǎn)。自己內(nèi)心的興趣,會(huì)引領(lǐng)著你走向人生的頂點(diǎn)。

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