尋找缺失的“拼圖”

本刊編輯部

“我們從何處來(lái)？我們是誰(shuí)？我們往何處去？”也許自從人類(lèi)有了意識(shí)以來(lái)，這些問(wèn)題就一再被提起，不少科學(xué)家窮盡了一生去向前追溯：人類(lèi)的起源、生命的起源、星球的起源，直至宇宙的起源。

自20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，依賴(lài)于希格斯玻色子的存在。這種粒子是物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一種自旋為零的亞原子粒子，當(dāng)它與其它粒子碰撞時(shí)會(huì)使一些粒子質(zhì)量變大，一些粒子質(zhì)量減輕，還有一些粒子則完全失去質(zhì)量，形成我們今天所知的宇宙。

希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)除了能給發(fā)現(xiàn)者帶來(lái)諾貝爾獎(jiǎng)，還將為物理學(xué)的這段空中樓閣歲月做一個(gè)了斷。希格斯玻色子是標(biāo)準(zhǔn)模型中缺失的最后一塊拼圖，標(biāo)準(zhǔn)模型構(gòu)建起的理論大廈，用17種基本粒子間的相互作用來(lái)描述整個(gè)宇宙，它將4種基本自然力中的3種統(tǒng)一起來(lái)，這3種力是束縛原子核的強(qiáng)力、描述原子衰變的弱力以及我們熟悉的電磁力（引力是唯一超出標(biāo)準(zhǔn)模型的基本力）。目前，物理學(xué)家們?nèi)云谕谧屑?xì)分析此前取得的數(shù)據(jù)中能找到希格斯玻色子的一抹痕跡。

自從希格斯玻色子被提出以后，人們就開(kāi)始了漫長(zhǎng)的尋找。然而，要找到它并不容易，它總像一個(gè)頑皮的孩子和粒子物理學(xué)家們“躲貓貓”，往往曇花一現(xiàn)便無(wú)了蹤跡。曾有個(gè)科學(xué)家形象地比喻道：“這就好比在雨季，一個(gè)像波士頓這樣的城市一分鐘之內(nèi)也許要降落下千千萬(wàn)萬(wàn)粒雨滴，如果其中的一滴有著不同的顏色，我們就必須找到那雨滴?！?/p>

本期“熱點(diǎn)聚焦”板塊將視線投向粒子物理學(xué)家苦苦探求謎底的終極難題，和我們一起關(guān)注前赴后繼的科學(xué)大家們創(chuàng)立的宇宙大爆炸理論體系，也將對(duì)宇宙命運(yùn)做個(gè)“末日大猜想”。

本期“探索·發(fā)現(xiàn)”板塊也將目光鎖定人類(lèi)探索宇宙奧秘的領(lǐng)域，回眸冥王星被開(kāi)除出“九大行星”陣營(yíng)的始末，從此國(guó)際天文學(xué)界便誕生了“矮行星家族”。雖然天文學(xué)家對(duì)此類(lèi)天體定義仍有爭(zhēng)論，但顯而易見(jiàn)的是，這個(gè)定義的提出無(wú)疑對(duì)天文學(xué)的發(fā)展有著積極意義，它可以解決歷史遺留下來(lái)的問(wèn)題，使人們對(duì)行星有一個(gè)明確而統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。

如果希格斯玻色子能在本世紀(jì)被尋找到，那么我們就能為標(biāo)準(zhǔn)模型大廈落成剪彩了，自那之后，它的每個(gè)理論預(yù)言都得到了實(shí)驗(yàn)上的證實(shí)。而這一發(fā)現(xiàn)的深遠(yuǎn)意義，無(wú)異于人類(lèi)對(duì)萬(wàn)有引力、進(jìn)化論、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等的偉大發(fā)現(xiàn)。