【最新研究】上帝粒子的衰變,科學家們成功捕獲,或將破解宇宙終極謎題

天空之城 2021/03/02 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城

 

質量是什麼?

剛看到這個問題,你可能會有點懵。在宇宙中,所有的天體都在引力的約束下運行,而引力從本質上來講又是來自於質量。因此,從這個角度來講,是質量在統治著宇宙中天體的運行。

然而問題在於:物質為什麼會有質量?你可能已經把二者之間的關聯想得理所當然,但我們到底有什麼理由說物質就必然有質量呢?況且,光子是沒有質量的,這又如何解釋呢?

1964年,英國科學家彼得·希格斯提出了希格斯場的概念,認為這個分佈在宇宙各個角落的場可以激發出一種叫做希格斯玻色子(上帝粒子)的粒子,這種粒子通過與物質的相互作用,使得物質獲得了質量。

希格斯場的概念在提出之後受到了廣泛的關注和認可,2013年的時候,希格斯也因此獲得了諾貝爾物理學獎。

和其他一些粒子一樣,希格斯玻色子也會衰變。根據現在的物理學標準模型,科學家們知道希格斯玻色子的衰變有許多種可能的結果,通常來說,它會衰變出兩個比較輕的粒子,比如光子。除此之外,科學家們還能計算出希格斯玻色子不同衰變模式發生的概率,這種概率被稱為分支比。

最近,物理學家們通過位於日內瓦下方的歐洲大型強子對撞機上ATLAS和CMS兩大設備,發現了一種罕見的希格斯玻色子衰變模式。在這種衰變過程中,希格斯玻色子會衰變出一個光子和兩個輕子。所謂的輕子,也是物理學上的一種基本粒子,圍繞在原子核周圍的電子就是輕子的一種。

(圖片說明:埋藏在地下的歐洲大型強子對撞機是當今世界最強大的粒子對撞機)

科學家們發現,在這種衰變模式下,希格斯玻色子會衰變出一個光子和兩個電子,或者一個光子和兩個電荷相反的μ子(另一種帶電的輕子)。

科學家們詳細地描述了其中的原理:我們知道,希格斯玻色子的壽命不長,會發生衰變。在這次發現的衰變模式中,希格斯玻色子會首先衰變出一個光子和一個被稱為離殼光子的一種「虛擬光子」。

大型強子對撞機ATLAS實驗的粒子物理學家James Beacham向我們介紹:這種所謂的離殼光子質量極小,但不是0,這和完全沒有質量的普通光子是不一樣的。接下來,這個離殼光子會馬上變成其他產物,就比如兩個輕子。

Beacham繼續介紹:在大型強子對撞機上,技術人員安裝了一種名叫量熱計的設備。所謂的量熱計,是一種可以阻止來自於粒子碰撞所產生的粒子的設備。當粒子對撞過程中的產物遇到量熱計時,它們就會被攔截或者吸收,同時量熱計會有提示,從而幫助科學家們對這些粒子進行研究。

實際上,就像我們上面說的,這一次觀測到的希格斯玻色子衰變模式,是在標準模型裡有所預測的,但這一次研究是科學家們首次發現到這種衰變模式的暗示證據,因此這就顯得十分重要了。

所以,如果你足夠仔細,會發現本文的用詞還是比較謹慎的。比如對這種衰變模式,本次實驗是觀測而不是發現。還有一點,那就是它是個「暗示證據」,而不是直接證據。

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