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2012年07月05日

解宇宙起源之謎
「上帝粒子」找到了

經過近半世紀尋找,歐洲核研究組織(CERN)昨天(周三)宣佈,科學家分析比較大型強子對撞器(LHC)實驗數據後,幾乎可以肯定發現了一種新粒子,相信它就是有「上帝粒子」之稱的希格斯玻色子(Higgsboson)。新發現被視為科學界重大突破,有助解開宇宙起源之謎。

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CERN證實「已發現一種和希格斯玻色子理論脗合的全新次原子粒子」,因旗下兩個獨立團隊分別各以ATLAS和CMS探測器進行探測,兩者的結果均顯示,這種新粒子存在於125至126電子伏特(GeV)的質量範圍之間,探測結果達到非常準確的5Sigma標準,意味有99.99994%機會肯定這是一種新粒子。

希格斯感到震驚

在CERN公佈這項發現後,全場即時掌聲雷動,歡呼聲四起。不過CERN很謹慎,強調這是初部結果,基於物理學界追求極度準確,他們不會立即叫這新粒子做希格斯玻色子,需進行更多研究驗證有關結果。
最先提出玻色子理論的83歲英國物理學家希格斯(PeterHiggs)也有到場,坦言對科學家如此快就能得出這結果感到震驚,「我從未想過這情景會在我有生之年發生,我會叫家人先將香檳放入雪櫃」。
根據現行粒子物理學的「標準模型」(StandardModel)理論,宇宙萬物由62種基本粒子組成,但過去發現的61種粒子都無法解釋粒子質量從何以來,希格斯於1960年代提出,粒子質量是由未被觀測到的第62種粒子所賦予,這粒子因而被命名為希格斯玻色子,由於它是所有物質的質量之源,是促成宇宙形成的重要粒子,因此又稱為「上帝粒子」,其特點是質量極大,且極難發現和分辨,需以極高能量的加速器才可找到。

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印證「標準模型」理論

2008年,CERN啟動位於瑞士和法國邊界山脈地底的LHC,模擬137億年前宇宙大爆炸,試圖尋找上帝粒子。在撞擊器內的27公里長圓形隧道,超導磁鐵把質子和離子加速至接近光速後相撞,在極細微空間爆發10萬倍太陽溫度的超級高溫。這一刻就像宇宙大爆炸後,釋放大量能量和基本粒子,冷卻後形成組成物質的質子和中子,而每萬億次粒子撞擊,就會產生數粒希格斯玻色子,但它們只持續幾萬萬億分之一秒,很快衰變,要靠對撞器內的探測器捕捉它們留下的螺旋形條紋,以證明它們的存在。
科學界相信,發現「上帝粒子」將進一步印證「標準模型」理論,解釋到現存物質的質量來源,而研究結果亦有助他們對構成96%宇宙、謎一樣的暗物質和暗能量有進一步了解。但有粒子物理學家指,「標準模型」尚有幾個漏洞,例如解釋不到為何有些粒子有質量,有些卻沒有,所以今次發現「上帝粒子」,也只是修補了當中一個漏洞,「我們仍對甚麼物質形成宇宙其餘96%毫無頭緒,這足以讓我們再忙多數十年」。
美聯社/路透社/法新社

尋覓「上帝粒子」解構圖

科學家透過大型強子對撞器,模擬宇宙大爆炸,從釋放出來的大量能量和基本粒子中,找到有「上帝粒子」之稱的希格斯玻色子。

希格斯玻色子Q&A

Q:甚麼是希格斯玻色子?
A:是構成宇宙的最基本組成粒子,並賦予各種基本粒子質量,可謂「質量之源」,但特點是極難發現和分辨,故被稱為「上帝粒子」。

Q:有何重要性?
A:一直是粒子物理學「標準模型」中假想的粒子,今次被科學家尋獲,證明「標準模型」的正確性,有助揭開宇宙的奧秘。

Q:如何捕獲這粒子?
A:透過大型強子對撞器,把兩束質子加速至近乎光速,再讓它們迎面相撞,再用4座偵測器探測對撞後產生的新粒子。法新社

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