您现在的位置:首页 > 新闻动态 > 传媒扫描 > 2014年
 
后“上帝粒子”时代:
【中国科学报】基础物理何去何从
2014-02-26|文章来源:中国科学报 丁佳 |浏览次数: |【
 

  2月23日晚,清华大学报告厅座无虚席。充满了好奇心的听众翘首以盼,想看看今夜会有怎样的“大咖”莅临现场。

  这同样是世界物理学界的一场盛事。自从被誉为“上帝粒子”的希格斯粒子被科学家找到后,基础物理学来到了一个全新的十字路口。国际高能物理研究,特别是高能量前沿研究也迎来关键的转折期。人们相信,发展方向的选择将影响未来50年高能物理的发展。

  当晚,包括诺贝尔奖得主在内的数位世界一流物理学家来到这个由清华大学、北京大学、中科院高能物理所、中科院理论物理所、中国科学院大学联合举办的论坛,商讨后“上帝粒子”时代基础物理学的未来发展。

  回味美妙时刻

  “上帝粒子”已经跟人类捉了半个世纪的迷藏。

  1964年,英国物理学家彼得·希格斯在论文中提出了一种粒子场的存在,认为这种粒子是物质的质量之源,其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性,进而形成质量,再构成大千世界。

  可直到2012年7月4日,欧洲核子研究中心(CERN)才宣布发现了希格斯粒子。2013年,诺贝尔物理学奖毫无争议地颁给了希格斯粒子的预言者——弗朗索瓦·恩格勒以及希格斯本人。

  作为CERN大型强子对撞机CMS实验组的发言人,美国加州大学圣巴巴拉分校教授约瑟夫·英坎德拉可能是最接近幸福的人。在那个激动人心的时刻,正是他代表实验组宣布了希格斯粒子的发现。“作为实验物理学家,我最大程度地享受了这一过程。实验极其困难,历时20余年、60个国家参与,具有极大的挑战性。各国的年轻人积极参与该实验,并作出了很多贡献。”

  加州大学伯克利分校教授村山齐也承认,希格斯粒子的发现让他非常激动。“首先这个实验太困难了。另外,我其实一直不相信它会被发现,因为这个粒子实在是太奇怪了。”村山齐说,“当然,最后的结果证明我错了。”

  “上帝”给物理学家的另一个机会

  有人将“上帝粒子”称为粒子物理标准模型的基石。在诺贝尔物理学奖得主杰拉德·特·胡夫特看来,标准模型现在应该叫作“标准理论”。

  “可退回几十年,我们不仅没有标准模型,甚至都无法想象会有这样的理论出现。科学正是通过许多‘偶然’的发现而取得突破的。”他说,“希格斯粒子被称为‘上帝粒子’,但我们不认为它是上帝的反映,我们更倾向于认为希格斯粒子是人类成功认识自然规律的反映。标准模型是一个伟大而美丽的模型,但它也不是完美的。在很高能量或很小尺度下,标准模型就有可能被修正。”

  美国科学院院士、中科院外籍院士丘成桐也觉得,现在物理学界迎来了一个“上帝”赐给的良机,那就是建造一个更大型的对撞机,探索更多的物理现象。

  下一站,中国

  在此次论坛中,多位物理学家都将中国视为下一个希望所在。普林斯顿高等研究院教授、菲尔茨奖获得者爱德华·威腾直言:“现在正是中国成为这一领域领袖的最好时机。”

  实际上,中国科学家也在梦想着一个宏大的计划。中科院高能物理所所长王贻芳透露说,中国科学家在2012年提出了建造下一代环形正负电子对撞机并适时转为质子—质子对撞机的方案,在国际上引起巨大反响。

  “现在的北京正负电子对撞机大约还有8年的科学寿命,我们必须提前5~10年策划新的科学装置。”王贻芳告诉《中国科学报》记者,“有了下一代环形正负电子对撞机,科学家就能进行更高精度的测量和更大能量的探索。”

  这一全新的大科学装置能量可达240千兆电子伏,约相当于现在北京正负电子对撞机的60倍。它将瞄准希格斯粒子发现后对撞机实验的核心前沿物理问题,精确测量希格斯粒子的性质,搜索标准模型背后更基础的物理规律。

  诺贝尔物理学奖得主、美国科学院院士大卫·格罗斯也为中国人的梦想感到兴奋。他将这一计划称为“中国伟大加速器”。“它会和万里长城一样引人瞩目,但会比万里长城的作用更大。”

  “只有世界最先进的科研项目,才能吸引青年学者和世界顶级科学家来工作,这符合国家的人才战略。自从CERN拥有世界最大、最先进的加速器后,欧洲就代替美国成为世界高能物理研究的中心。”王贻芳说,“希格斯粒子发现后,中国也有了一个机会,我们利用成熟的环形加速器技术建造一个希格斯工厂,研究世界上最先进的课题。只有搞清楚希格斯粒子的性质,才有可能了解粒子物理未来的方向。”

  (原载于《中国科学报》,2014-02-26,第1版,要闻,http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2014/2/283889.shtm )


 
中国科学院高能物理研究所    备案序号:京ICP备05002790号    文保网安备案号:110402500050
地址:北京市918信箱    邮编:100049    电话:86-10-88235008    Email:ihep@ihep.ac.cn