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军事:中国花360亿建造大型对撞机 到底值不值(3)

新浪军事综合 2019-04-22 16:35:03

  那怎么办?

  有一个很奇怪的理论:粒子本来是没有质量的,但跟充满宇宙空间的Higgs粒子发生相互作用以后,后天获得了质量。这就是整个基本粒子的“标准模型(SM)”。我们现在都是在这个框架下做研究,来探究物质最本原的结构和知识。

  Higgs粒子是一种非常奇怪的粒子。上世纪60年代被提出来时,其实很多人不相信,但最终,科学家们在2012年欧洲核子研究中心(CERN)的加速器和探测器里看到了这个粒子。发现Higgs粒子机制的科学家彼得·希格斯(Peter Higgs)先生,获得了2013年的诺贝尔物理学奖。

  看起来,粒子物理标准模型好像是完整了,但事实上还有很多问题。比如说,Higgs粒子给了其它16种粒子质量,但它自己的质量哪来的?

  Higgs粒子的质量是125个GeV(eV是电子伏特,1GeV=109eV)。按照现在的标准模型计算,它是由两个大数减出来的,且这两个大数必须精确到1034——世界上怎么会有这么巧的事情?所以这是一个非常不自然的理论,是粒子物理标准模型一个最大的问题。

  要解决这个“自然性”的问题,就需要有新的物理,必须出现在1到10的TeV之间。

  粒子物理标准模型还有一个问题,如右边这张图所示,横坐标是Higgs粒子质量,纵坐标是顶夸克(即Top夸克,六种夸克中最重的一种)质量。把这两者的质量画在一张图上以后,我们的实验测量发现真空处在一个不稳定的状态:上面不稳定,下面稳定,中间是亚稳态——

  很难想象,在不稳定的状态下,我们的宇宙会经历138亿年到现在。所以这个理论显然有问题,我们认为:它绝对不是一个终极理论。

  还有很多其他的问题,比如中微子,包括暗物质、反物质等,都没有办法在标准模型的框架当中很好、很清楚、很正确地描述出来。

  所以这些问题告诉我们,我们需要向下一步去走,要搞清楚粒子物理标准模型存在的问题,并最终解决这些问题。这些问题都跟Higgs粒子非常有关,所以我们需要建一个Higgs粒子工厂,大量地产生Higgs粒子;来精确地研究Higgs粒子的性质,搞清楚粒子物理标准模型背后的问题,从而寻找一个比现有的标准模型更深一个层次的问题的答案,比如,电子是不是真的还有一个更深层次的结构?

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