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“费米”力图卫冕“欧核”虎视眈眈——希格斯玻色子之争日渐升温
发布时间:2022-11-15      点击次数:375

“费米”力图卫冕“欧核”虎视眈眈——希格斯玻色子之争日渐升温
       自去年9月发现“双奇异”夸克粒子之后,3月4日和7日,在不到两周的时间里,他们的美国同行费米实验室相继发现罕见的单顶夸克和一种新的“现有理论*无法解释的新粒子”。在寻找希格斯玻色子的竞赛中费米实验室离目标已越来越近。而以寻找希格斯玻色子主要任务之一的欧洲大型核子对撞机(LHC)却还在工作人员的检修当中,按欧核中心2月0日的说法,要让这个巨无霸*“苏醒”过来,zui早也要等到今年9月。现在,费米实验室这台建造于983年的质子对撞机Tevatron还在不分昼夜地高速运转着,海量的数据正*地被输入到研究人员的电脑当中。

  这台“老爷车”真能跑过“年轻力壮”的LHC吗?
  廉颇虽老 活力不减
  “费米实验室的Tevatron真的和瑞士的LHC较上劲了吗?”美联社2月23日的一篇文章以这句话作为了整篇的开头。的确,这绝不是小孩之间关于谁能zui先跑到终点的游戏,而是来自粒子物理学家们内心zui真实的声音。
  自899年汤姆逊发现电子开始,在一个多世纪的时间里,人类一直孜孜不倦的探索着微观世界的奥秘。995年3月2日,也是在如今的“老爷车”Tevatron中,费米实验室发现了具有历史意义的顶夸克,至此为粒子物理学模型所预言的62个基本粒子中的6个都已经得到了实验数据的支持与验证。而这“遍插茱萸少一人”的粒子正是让科学家们苦苦寻觅至今的希格斯玻色子。它被认为是物质的质量之源,有助于揭开宇宙万物为何皆有质量的谜团。如果真是如此,与整个粒子物理学模型被确认的荣誉相比,诺贝尔物理学奖只能算是一个小小的安慰。而对于传统优良的费米实验室来说,希格斯玻色子的发现无疑是一场“卫冕之战”。
  但仅在几个月之前,大多数人则把这个希望寄托在了LHC之上。当时很多人都认为,在这场“老爷车和现代跑车”的竞争中费米实验室会提前退出。“甚至还有人嘲笑费米实验室能找到希格斯玻色子的想法,”该实验室资深物理学家乔·兰肯说,“因为我们的加速器并不是为此而设计的。”事实也的确如此,相比在建造之前就以希格斯玻色子为靶心的LHC,费米实验室的Tevatron至多算得上是一位“准专业”选手,LHC在对撞后产生的能量将比费米实验室记录的zui高能量大7倍。去年9月,当*束质子流以接近光速的速度被注入LHC的时候,它引来几乎*人们的关注。但仅仅一个多星期过后,LHC却因由于出现严重的氦泄露事故而被迫关闭。
  而此后费米实验室的捷报却频频传来,从“双奇异”夸克粒子到单顶夸克再到前几日发现的新粒子。费米实验室DZero探测器发言人德米特里·杰尼索夫曾在2月中旬表示,他们的Tevatron对撞机目前运行状态良好,发现希格斯玻色子的概率将是50%%到90%%。这意味着如果希格斯玻色子真的存在,在费米实验室发现它将只是一个时间问题。
  你中有我 我中有你
  虽然竞争激烈,但科学无国界这个老理大家还是认同的。费米实验室主任皮埃尔·奥登说:“我们并不是在和欧核中心比赛。”有不少在Tevatron对撞机工作的物理学家同时也在参与LHC的实验。
  在LHC工作的加州理工学院物理系教授哈维·纽曼的观点也是如此,他说,费米实验室的加速器或许可以发现希格斯玻色子存在的可能,但由于功率的原因,对其进行进一步的测量和确认将会显得捉襟见肘。费米实验室的兰肯也对此表示同意,“Tevatron从来都不会被视为一成不变的东西,即便我们真的发现了希格斯玻色子,也还需要LHC来进行确认。”
  而事实上,无论在工作还是生活中,两个实验室的工作人员都是互有往来,几乎是一种你中有我我中有你的状态。去年9月,当LHC启动的时候,费米实验室这里正值凌晨,科学家和其他工作人员们正穿着睡衣通过卫星观看直播,当*束粒子流成功注入LHC后,他们也不由得欢呼了起来。
  合作 是硬道理
  “其实间接地,我们也在帮助他们,”费米实验室DZero探测器发言人德米特里·杰尼索夫说,“他们肯定也遇到了一些压力和困难。”在理论模型中,希格斯玻色子大概位于4到84Gev(十亿电子伏特)这个区域。这恰好是Tevatron敏感的范围,并且这个范围还正在逐步缩小中。去年夏天,由CDF和DZero探测器公布的数据已经有效地将70Gev这个值排除在外,这样希格斯玻色子将在其他粒子相互作用的背景噪声中*了。这也就意味着,越接近70GeV就越有机会发现希格斯波色子。无疑这也为即将在今年9月重新开机的LHC指明了目标。
  “上帝粒子”之争对于实验室来说或许是荣誉之争,而zui终受益的将是包括参与该项目的所有科学家在内的*。在费米实验室工作的佛罗里达州大学物理学家雅各布·康尼伯格说:“有机会参加这么*的探索,这才是我们所向往的生活。无论是费米实验室还是欧核中心的科学家,在这场竞争中,展现出的将更多是人们之间合作与共享的精神。”
 


 

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