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科学变得简单:什么是希格斯玻色子(上帝粒子)

粒子物理学 希格斯玻色子 LHC
发布:2020-12-28 14:10:20    

希格斯玻色子是与希格斯场相关的基本粒子,该场将质量赋予其他基本粒子,例如电子和夸克。粒子的质量决定了它在遇到力时能够抵抗改变速度或位置的程度。并非所有基本粒子都具有质量。作为光的粒子并承载电磁力的光子根本没有质量。

希格斯玻色子是由彼得·希格斯,弗朗索瓦·恩格勒特和其他四位理论家于1964年提出的,用以解释为什么某些粒子具有质量。科学家在2012年在瑞士CERN的大型强子对撞机(LHC)上通过ATLAS和CMS实验证实了它的存在。这一发现导致希格斯和恩格尔特获得了2013年诺贝尔物理学奖。

完全插入液态氩低温恒温器后,第一个ATLAS内检测器端盖。来源:©CERN

科学家现在正在研究希格斯玻色子的特性,以确定它是否与粒子物理学标准模型的预测精确匹配。如果希格斯玻色子偏离了模型,则可能为仅通过希格斯玻色子与其他标准模型粒子相互作用的新粒子提供了线索,从而导致了新的科学发现。

大型强子对撞机隧道。来源:©CERN

希格斯玻色子事实

希格斯玻色子的质量就像其他粒子一样,来自其自身与希格斯场的相互作用。

希格斯玻色子可能不止一个。一种新的物理学理论模型预测了五个希格斯玻色子。

希格斯玻色子给构成质子的夸克提供质量,但它仅负责给质子提供约10%的质量。质子质量的另外90%来自于夸克与强大核力的复杂相互作用。

由于希格斯玻色子具有产生其他粒子的质量的作用,并且暗物质主要可以通过其质量检测到,因此希格斯玻色子可以成为寻找暗物质迹象的独特门户。

美国能源部科学办公室:对希格斯·玻色子研究的贡献

欧洲核子研究组织的大型强子对撞机是世界上能量最高的对撞机。这是科学家们唯一可以创造和研究希格斯玻色子的地方。美国能源部科学办公室(SC)贡献了重要的加速器磁铁,以帮助建造LHC。DOE还为LHC计划中的许多科学家,工程师和技术人员提供支持。大型强子对撞机拥有四个大型实验性粒子探测器,其中两个由SC高能物理办公室提供部分支持:ATLAS和CMS。美国研究人员分别占ATLAS和CMS合作的20%和25%。他们还在每个实验的许多方面发挥领导作用。这些实验正在对希格斯玻色子的性质进行精确的测量,以确定它是否符合标准模型的预测或为新的物理学提供了线索。

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