希格斯：粒子世界的解惑者

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希格斯：粒子世界的解惑者

毕振山

60年前成功预测“上帝粒子”——希格斯玻色子存在的彼得·希格斯，近日在英国安静离世，享年94岁。

英国爱丁堡大学4月10日发表的讣告中说，该大学荣誉退休教授希格斯短暂患病后于4月8日在家中去世。爱丁堡大学校长彼得·马西森说，希格斯的远见和想象力丰富了我们对世界的认知，他的开创性工作激励了成千上万的科学家。

1929年5月29日，希格斯出生于英国英格兰纽卡斯尔，他曾就读于布里斯托尔的科瑟姆文法学校，著名的理论物理学家、量子力学奠基人之一保罗·狄拉克是该校校友。1950年，希格斯在伦敦国王学院获得物理学学位，1954年获得博士学位。毕业后，希格斯曾在多个学校辗转教学，最后在爱丁堡大学落脚，担任教职30多年，1996年在爱丁堡大学退休。

也正是在爱丁堡大学工作期间，希格斯预言了希格斯玻色子的存在。

1964年，希格斯在一篇论文中提出假设，即空间中存在一个由特殊粒子组成的无形能量场，任何穿越这一能量场的粒子，都会受到阻力从而获得质量。这个场遍布宇宙，没有这个场，所有的粒子都会没有质量。同一年，比利时的弗朗索瓦·恩格勒和罗伯特·布鲁特也发表了包含相似理论的论文。

希格斯等人的理论提出之后，在理论物理学界受到越来越多的关注和研究。1972年，希格斯所提出的特殊粒子被命名为希格斯玻色子，这种粒子形成的能量场就是希格斯场。

根据粒子物理学理论，人类所观测到的所有物质都是由基本粒子组成的。原子核中的质子和中子不是基本粒子，它们是由基本粒子夸克组成的。根据粒子物理学标准模型，世界上有6种夸克。标准模型中还提到了其他基本粒子。而希格斯玻色子的假设，解释的就是这些基本粒子如何获得质量这一根源性问题。

通俗来说，希格斯的假说不仅解释了极度微观的世界，也解释了宇宙起源。在宇宙大爆炸之后，希格斯玻色子给了所有物质以质量，这些物质再组成了星体乃至各种生物。正因如此，美国著名理论物理学家、1988年诺贝尔物理学奖得主利昂·莱德曼1993年将希格斯玻色子称为“上帝粒子”。

然而，理论假说终归是假说，如何证明希格斯玻色子的存在成为物理学家们的难题。科学家们推断，希格斯玻色子只有在能量极高情况下才能产生，且会在瞬间衰变为其他粒子，可以通过观察衰变后的粒子来寻找希格斯玻色子的踪迹。

经过几十年的科技发展，一直到2012年，欧洲核子研究中心利用其大型强子对撞机模拟大爆炸后的情况，才最终证实了希格斯玻色子的存在。这一实验也证实了其他粒子通过与希格斯场相互作用而获得质量。

希格斯玻色子被证实后的第二年，希格斯与弗朗索瓦·恩格勒共同获得了诺贝尔物理学奖。希格斯曾说，如果不是他研究的领域有可能获得诺贝尔奖，那么他可能早就会被大学解雇。他的研究还使他获得超过12所大学的荣誉博士学位，英国女王也授予他荣誉勋爵称号。

最近10多年，科学家们仍然在不断通过实验来证实更多希格斯玻色子的特征和粒子物理学理论假说。2023年5月，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机实验观察到了希格斯玻色子衰变成一个Z玻色子和一个光子的过程。两个月后，欧洲核子研究中心又得出了迄今为止最精确的希格斯玻色子的质量：125.11吉电子伏特。

然而，就像人类对宇宙的了解远远不够一样，有关希格斯玻色子的理论仍然有许多疑问待解。希格斯玻色子的相关研究表明，宇宙并不是特别稳定，它目前可能是一个假真空状态，且随时可能坍塌为真真空状态。但是，宇宙目前基本是稳定的，这是否又意味着宇宙中还有其他未知力量？希格斯玻色子和暗物质又有什么关系？

希格斯获得诺贝尔奖时曾表示，希望他的获奖能让人们更加重视那些“看似没有什么实际价值”的基础研究。而所有关于希格斯玻色子和宇宙的疑问，都有待更多像希格斯一样的基础研究学者来解答。

来源：中工网-工人日报