科学家再次捕获“上帝粒子”,将给微观物理学带来重大转折

科学家再次捕获“上帝粒子”,将给微观物理学带来重大转折

在大型强子对撞机工作的物理学家们对著名的希格斯玻色子又有重大的新发现,这一次,他们捕捉到了与物理学上已知的最重的基本粒子之一——夸克罕见相互作用的细节。

这些令人难以置信的罕见邂逅的短暂结合,为物理学家提供了关于质量本质的重要信息,以及物理学是否比现有模型所预测的更多。

欧洲核子研究组织(CERN)的ATLAS和CMS实验结果证实了希格斯玻色子与顶级夸克之间的结合强度。由于希格斯玻色子对基本粒子的质量负有责任,将硬数据与预测进行比较是值得庆祝的。

尽管我们每天都要处理质量问题——无论是通过引力还是克服惯性来让我们的身体运动——但要让你的脑袋绕着它的根本原因转动是很困难的。

爱因斯坦著名的E = mc ^ 2方程是质量与能量的描述。把基本的粒子粘在一起形成中子和质子需要能量,而这种努力有助于产生原子的重量感。

事情是这样的:某些基本粒子即使不运动也有质量。那么它们的质量从何而来?

50年前,一位名叫彼得·希格斯的科学家认为,必须有一个玻色子——与光子一样的粒子——在一个特殊的区域内与它们相互作用,填补了完成一个物体质量的微小的能量缺失。

几十年来,这个奇怪的小粒子一直是标准模型谜题中缺失的部分——最后一个被实验证实的基本粒子。最后,在2012年,关于大型强子对撞机中发现希格斯玻色子的传闻得到了证实,并据此建立了标准模型。

尽管这很神奇,但这只是我们探索希格斯玻色子的开始。我们仍然需要测量那一小部分的努力,那是导致质量缺失的原因,而夸克的顶部是一个很好的开始。

它们的兄弟姐妹——上下夸克——构成了质子和中子。但是顶级夸克的存在时间不会太长,我们大多数人都无法识别出任何东西,它们会在瞬间衰减。

不过它们非常重。一个电子的质量大约是上夸克的三万分之一,这表明它与希格斯场有很强的相互作用。

为了发现它们,物理学家需要从两个不同的对撞机实验中搜罗数据,以寻找它们所闯入的不稳定粒子的特征组合,做到这一点非常困难。

两个实验的研究人员现在都确信他们有正确的数字来描述希格斯-夸克耦合的强度。测量结果有力地表明,希格斯玻色子在最大夸克质量的巨大价值中起着关键作用。

未来几个月他们将收集更多信息,希望能得到更精确的数据,以提供更多的线索。

在物理学中仍然存在着一些很大的谜团,包括为什么会有东西存在。任何新事物的迹象都在粒子物理学家的愿望清单上。


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