很多年前霍金打过一个赌：“上帝粒子”不存在，赌注为100美元，身为知名度最高的物理学家，他的预测却素来以不准确著称。这次也不例外。7月初，经慎重讨论，欧洲核子研究中心（CERN）宣布，科学家们发现了一种新的亚原子粒子，它与希格斯玻色子的特征相一致。希格斯玻色子又称为希格斯粒子或上帝粒子，仅仅从名称上就能明白发现它的意义有多么非凡，难怪假说提出者激动得当场落泪。

    文l 唐骋华    图l 资料

    上帝粒子，基本中的基本

    “上帝粒子”的现身为什么会引起那么强烈而广泛的影响？这要从基本粒子谈起。基本粒子是构成物质的最小最基本单位，在不改变物质属性的前提下，它们不可再分。因此，基本粒子是组成丰富多彩的物体的基础。

    中国科学院高能物理研究所研究员、参与寻找该粒子的欧核中心CMS项目中国组成员陈国明向记者解释道，物体由分子和原子构成，原子则由质子、中子组成的原子核和绕核旋转的电子构成。质子和中子则由夸克和胶子组成。“迄今为止，夸克、电子、胶子等都没能分解出更深层次的结构，它们就被称作是基本粒子。”

    问题是，根据1960年代起开始盛行的物理学标准模型理论，基本粒子的质量应该为零，而事实是，多数基本粒子如夸克、电子都有质量。进一步说，如果它们的质量真的为零，引力又从何而来？没有引力，它们将以光速穿越宇宙，无法形成原子，理论和现实产生了矛盾，怎么办？

    1964年，苏格兰物理学家彼得·希格斯提出了大胆的假设。他认为，世上存在着希格斯粒子（希格斯玻色子），它们形成了“海洋”，即“希格斯场”，其他粒子于其中游弋。受惯性作用，它们具备了质量。所有粒子在除引力外的3种力的框架中相互作用，统一于标准模型中。

    换言之，希格斯粒子提供给其他粒子以质量，是物质的能量之源，堪称基本粒子中的基本粒子。故此，著名物理学家、诺贝尔奖得主利昂·莱德曼干脆命名其为“上帝粒子”。陈国明给出了更简洁的描述：“有了希格斯粒子，基本粒子才有质量；有了质量才产生引力，才会有宇宙中的元素、恒星、行星和生命。”

    对撞“复活”上帝粒子

    按照标准模型理论，宇宙中目前被发现的基本粒子达到62种，其中61种已得到实验证实，偏偏在最关键的“上帝粒子”上，科学家们一直卡壳。

    希格斯本人并未在实验方面取得太大进展。有一度，上帝粒子被视作“科幻小说”，这才有了霍金以100美金打赌的那一幕。难点究竟何在呢？

    陈国明分析说，即便“上帝粒子”，它也只在宇宙大爆炸之初起过作用！世界上最小的物质在距今最远的时间点上留下的踪迹，这该如何搜寻？答案是高能量对撞机。在对撞机中，对两束高能粒子进行加速、对撞，模拟宇宙初始的时刻，以求“复活”上帝粒子。然而，每1012次的质子对撞，才可能产生一次上帝粒子，并且它转瞬即逝，十亿分之一秒后就会衰变成光子和强子等其他粒子。

    从1980年代起，美国的费米实验室和欧洲的电子对撞击开始运行，试图捕捉上帝粒子，却一直没成功。2008年9月，大型强子对撞击（LHC）正式在日内瓦运作。它的设计能量达14万亿电子伏，设有4个对撞点，其中的两个主要实验，就是专门用来寻找上帝粒子的。LHC由包括中国在内的34个国家超过2000位物理学家所属大学和实验室共同出资兴建，上帝粒子的魅力可见一斑。

    上帝粒子解释不了暗物质

    7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）在瑞士日内瓦召开发布会，宣布依据LHC的最新试验结果，发现其产生的一种粒子和希格斯粒子（上帝粒子）的特征相符合。此论一出，全场沸腾。83岁高龄的希格斯也亲临现场，闻讯后他掏出手帕，轻轻拭去眼泪——离他发表那个假设，已过去了整整48年。

    “我们研究了几十年，如果能确定这真是最后一个粒子，那自然很兴奋，称之为‘上帝粒子’也完全可以。”中科院理论物理研究所研究员李淼告诉记者。逢赌必输的霍金，也欣然汇出了100美元，并认为希格斯理应获得诺贝尔奖。

    或许是“上帝粒子”的说法太具诱惑力了，此次发现，也激起了大众的强烈反响。英国《泰晤士报》将上帝粒子和万有引力、进化论、DNA双螺旋结构等并列。

    不过，欧洲核子研究中心说的是“与希格斯粒子的特征相一致”，并没有直接把两者等同起来。“正式确认还需要更多新数据。”李淼说。他认为，可能性还是很大的。

    但李淼强调，即便确证了上帝粒子的存在，物理学研究也远未走到尽头。“有了上帝粒子，标准模型理论仍然解释不了暗物质、暗能量、多维度空间、物质与反物质不对称等现象。”据悉，目前宇宙组成中73%是暗能量、23%是暗物质，对此，标准模型理论仅能解释其4%。科学没有终点，科学家不会停下脚步。

    科普 Link

    “上帝粒子”的对手们

    弦理论：认为自然界的基本单元并不是基本粒子，这些看起来像粒子的东西实际上是很小的弦闭合圈（称为闭合弦或闭弦），闭弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。弦理论假定宇宙中所有粒子都被局限在一个四维的膜宇宙中，而膜宇宙又漂浮在一个更高维度的体宇宙里。

    超对称理论：事实上它是对标准模型理论的补充和完善。自上世纪80年代起，物理学家就将标准模型的超对称版本视为最有竞争力的方案：将弱、强和电磁相互作用（三种量子场论）统一为一个宏大的统一场理论。要实现这种统一，这些超对称模型要求尚未发现的基本粒子存在于整个宇宙中，即每个现有玻色子的费米子伴子和每个费米子的玻色子伴子。但“伴子”从未被发现过。