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宇宙如何开始(6)

科学探索澍雨芸汐2023-06-12

为什么粒子会有质量?这是上世纪60年代困扰英国理论物理学家彼得·希格斯的问题,当时他在爱丁堡大学任教和研究。作为解决这个问题的方案他提出,所有粒子最初在宇宙中没有任何质量的情况下产生,并且在第一次分裂的瞬间某个时刻,一种新的能量场出现并渗透到整个时空中,赋予各种粒子质量属性。这个被称为希格斯场的场会通过它自己量子化的信使粒子——希格斯玻色子进行传递,希格斯玻色子将与标准模型中的其他16种粒子并列,并在描述宇宙中物质的行为和相互作用中起到重要作用。

然而,尽管希格斯理论是正确的,但花了近50年才最终发现了难以捉摸的希格斯玻色子。与此同时,为了支持这项昂贵且看似深奥的研究,英国的科学部长在1993年做出了一个承诺:他将为那个能够用最佳比喻向普通人解释希格斯场(这是希格斯玻色子的来源)的作用和重要性的人购买一瓶香槟。

有许多人提出了各种各样的比喻,包括糖浆池、棱镜和电场等。但是最终,伦敦大学学院的物理学家大卫·米勒以一个关于繁忙的鸡尾酒派对的描述赢得了这个奖项。这个比喻可以用来解释希格斯场如何影响粒子的质量和运动。他说,在这个派对上,每个人都在愉快地互相交谈,一个普通人可以相对容易地穿过房间。但是当一个更受欢迎的人进入房间时,他们会吸引派对参与者的注意力,每个人都想与他们交谈,他们在房间中的前进速度会变慢。这个派对人群代表希格斯场,而受欢迎的人物则是被赋予了质量的粒子。对于那些看不到这个有影响力人物的人来说,房间中会传出关于他们到达的传闻,人们聚在一起讨论他们的到来。这个通过人群中传播的物理波动可以被看作是信使希格斯玻色子。