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2012年7月4日，欧洲核子研究中心科学家宣布，他们在寻找“上帝粒子”希格斯玻色子的过程中发现一种新粒子，其特性与科学家们探寻多年的希格斯玻色子相一致。此前一天，美国能源部下属的费米国家加速器实验室也宣布，该实验室最新数据“强烈表明”希格斯玻色子的存在。有報道称，如果最终能够证实上帝粒子的存在，并摸清它的特性，将是人类探索宇宙秘密的里程碑性事件。霍金表示，希格斯应该就此理论获得诺贝尔奖，“我曾经打赌说不会发现希格斯玻色子，现在看来我输了100美元。”那么，到底什么是希格斯玻色子，寻找它的意义何在？

或解物质质量之谜

物理科学已经证实，自然界物体之间的相互作用力可以归结为4种，即：引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射性衰变的弱作用力。各种相互作用是通过交换相应的媒介粒子实现的，如电磁力是通过交换光子、弱作用力是通过交换W和Z中间玻色子、强作用力是通过交换胶子、而引力是通过交换引力子。上个世纪六七十年代，人们发现电磁力和弱作用力可以统一为一种“电弱”作用力，“电弱统一理论”由1983年在欧洲核子中心发现了W和Z中间玻色子（两位欧洲核子中心的教授由此获得1984年诺贝尔物理奖）而得到确立，构成以下所述粒子物理学的“标准模型”理论的一部分。

上个世纪五十年代，粒子物理学经历了一个困惑时期，那时实验上发现的像质子、中子那样的粒子越来越多，达数百种。当时科学界开始重新对粒子和力及其之间规律性等进行分析，提出了粒子物理学的“标准模型”理论，这与中学化学课常用的“化学元素周期表”有点类似。随着实验的不断深入，该理论经受住了各种实验的检验，其预言的几乎所有粒子都在实验中被发现，但科学家仍需解释为什么不同的粒子具有不同的质量，即物质质量来源的问题。

1964年，英国爱丁堡大学物理学家希格斯提出一种理论假设，后来被人们称为“希格斯机制”。他认为，物质质量来源于一种粒子（后被学术界称为“希格斯粒子”），1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼称之为“指挥着宇宙交响曲”的“上帝粒子”。几十年以来,“标准模型”理论预言的基本粒子,除希格斯粒子之外,均在实验中得到证实。但这种粒子就像神话中的独角兽一样难觅影踪。

在粒子物理学的标准模型中，总共预言了62种基本粒子，其中的61种都已被验证，唯独希格斯粒子始终游离在物理学家的视野之外。由于它难以寻觅又极为重要，因此也被称为“上帝粒子”。

找到这种粒子，就找到了建筑粒子物理学经典理论大厦的最后一块基石，如最终证明它不存在，整座大厦就要推倒重建。

寻找之旅

近年来，科学家在寻找“上帝粒子”的征途中屡有收获。

2008年9月，经过十几年的建造，欧洲核子研究中心大型强子对撞机正式启动。通过质子束流对撞，大型强子对撞机可望创造出与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时状态类似的条件，为科学家研究宇宙起源和寻找新粒子提供强有力支持。自启动以来，这个“世界上最大的机器”多次创下质子束流能量新纪录，为发现“上帝粒子”的存在证据提供了可能。

2011年12月，英国研究人员在分析欧洲大型强子对撞机的实验数据时，发现了名为Chi－b（3P）的新粒子存在的证据，这有助于完善基础物理理论体系和继续寻找希格斯玻色子。这一新粒子也属于粒子物理学中的玻色子类别，但不同的是，希格斯玻色子不能分解成更小的粒子，而这个新粒子由一个底夸克和它的反夸克组成。过去曾有理论预测这个粒子的存在，但一直没有在实验中发现它。

除拥有大型强子对撞机的欧洲核子研究中心外，美国的费米国家加速器实验室也在不断接近“上帝粒子”。

2011年7月，费米实验室的物理学家报告说，他们已大幅缩小了希格斯玻色子的搜寻范围。他们利用实验室的正反质子对撞机模拟宇宙大爆炸状态，分析撞击中产生的数千亿粒子。经过分析，他们成功将隐藏的希格斯玻色子质量范围确定在110至155吉电子伏特之间。

今年7月3日，欧洲核子中心宣布此次发现的前一天，费米实验室宣布，该实验室万亿电子伏特加速器的数据“强烈表明”被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。不过该实验室的科学家同时表示，还需要根据欧洲大型强子对撞机的实验结果来建立发现希格斯玻色子存在的更坚实证据。

中国科学家的贡献

在寻找上帝粒子的历程中，美国、日本、法国、瑞士、意大利、中国等30多个国家参与了超环面仪器实验和紧凑缪子线圈实验。中国提供经费和参与科研人员所占比例在百分之一左右，中国科学家在探测器建造、物理分析等工作中发挥了重要作用。

参与紧凑缪子线圈实验的中科院高能所研究员陈国明说，紧凑缪子线圈实验1/3的端盖缪子探测器和端盖电磁能量器的所有晶体，均由中国研制提供。实验中采用了紧凑缪子线圈实验中国组的方法提高灵敏度，比去年采用美国组方法的灵敏度要高３％。

中科院高能所研究员娄辛丑参加超环面仪器实验。他介绍说，超环面仪器实验中国组对实验探测器建造方面作出了贡献。中国组还参与了实验数据的物理分析，包括光子触发效率研究等。

“目前还不能最终确认观测到的新粒子就是希格斯玻色子，但从它的质量、衰变方式等方面看，这个新粒子很可能就是‘上帝粒子’希格斯玻色子。”娄辛丑说。

陈国明表示，证实工作也许还相当漫长，“需要进一步研究该粒子的性质与希格斯玻色子的一致性，包括与费米子和玻色子相互作用的强度、自旋宇称、衰变宽度等，有可能还需要新建一个直线正负电子对撞机来开展进一步的研究。”

专家们认为，最终结果确认需要１年以上甚至更长时间。同时，也不能完全排除观测到的新粒子是一种其他粒子的可能性。（综合新华社、光明日报）