冲刺,寻找“上帝粒子”

    继去年底欧洲核子中心宣布缩小“上帝粒子”搜索范围之后,该中心13日表示拟从3月开始提高欧洲大型强子对撞机的对撞能量,使得质子束流运行能量达到4万亿电子伏特,旨在对希格斯玻色子(被媒体称为“上帝粒子”)的存在空间能尽快获得更清晰的决定性的表述。

    去年12月,欧洲核子中心发布新闻称,运行两年后的实验结果产生了 “富有吸引力的线索”,科学家所追寻的希格斯玻色子粒子隐藏在一个较前所知已大为缩小的质量范围内;如果该粒子存在的话,那它的质量很有可能局限于116至130吉电子伏特(GEV)之间。

    寻找“上帝粒子”是欧洲核子中心科学家当前的主要工作之一,大型强子对撞机上的两个通用大型实验ATLAS和CMS分别独立承担此项工作。据该中心资料显示,各自单独进行的上述两项实验分别得出了相似结论,而且在123吉电子伏至126吉电子伏附近可能存在希格斯玻色子的实验数据比较一致。

    欧洲核子中心计划从下月起提高大型强子对撞机的运行能量(从过去两年的每束粒子3.5万亿提高到4万亿电子伏特)和加大对撞次数,以最大限度获取对撞数据。该中心加速器及技术负责人史蒂夫·迈尔斯说,大型强子对撞机从2010年开始选择了低能量质子束流运行,两年运行实验使他们有信心安全地提高运行能量,以进一步缩小希格斯玻色子的搜寻范围。

    正在参加该中心实验值班的北京大学教授钱思进表示,“大型强子对撞机通过分析两年来收集到的大量数据,已得到某些可能的迹象。但这些迹象还不够清晰和充分,尚不足以宣告已发现希格斯玻色子或已排除它的存在。”他称,估计再有半年或一年的时间即能积累足够的实验数据,对标准模型中的希格斯玻色子存在与否做出明确的判断。

    该中心还表示,大型强子对撞机将从今年11月开始停机20个月,2014年下半年重新启动,然后对撞机提供的质子束流将被逐步加速至接近7万亿电子伏特的最高设计能量。

    钱教授称,不论最后对“希格斯玻色子”的存在与否做出何种明确判断,都是科学上的重大发现,这种科学结论本身就具有重要意义;如果“上帝粒子”不存在,由“标准模型”描述的粒子物理理论将面临“必须进行重要修正”的挑战。

    欧洲大型强子对撞机于1991年开始设计兴建,位于法瑞边界地下约100米、约27公里长的环形隧道中,质子束流运行最大设计能量为7万亿电子伏特;该机2008年9月正式开始调试运行,但两周之后因冷却液泄漏事故而暂时停机,2009年底又重新启动并从2010年3月开始以3.5万亿电子伏特的质子束流能量一直运行至今。中国有数个科研院校的数十位物理学家参与了ATLAS和CMS两个大型实验。

    (本报日内瓦2月14日电   本报驻日内瓦记者 宋 斌) 

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    什么是“上帝粒子”

    “希格斯玻色子”理论由英国爱丁堡大学物理学家希格斯于1964年提出。他认为,在137亿年前的宇宙大爆炸中,希格斯玻色子使物质得到质量。因此,被认为是“物质质量之源”的希格斯玻色子也被称为“上帝粒子”。几十年以来,粒子物理的“标准模型”理论预言了多种基本粒子,除希格斯玻色子之外,其他被预言的基本粒子均在实验中得到证实。(宋斌)