诺Bell物医学奖将发表,为何叫上帝粒子

3月18日,美国哈佛-史密松天体物理中心宣布他们在宇宙微波背景辐射中找到了由引力波留下的B模式极化信号,这是科学家首次看见极早期宇宙中“暴胀”的直接证据。大致说来:

诺贝尔物理学奖将公布 上帝粒子能否获奖将揭晓

1964年,着名科学家希格斯在一篇论文里提到了一种特殊玻色子,但是这篇论文并没有被发表,直到几年以后,希格斯通过自己的努力,积累大量的实验数据,构造出了一个完整的实验模型,希格斯成功推论出一种带有质量的玻色子,希格斯因此名声大噪,人们为了纪念这一伟大发现,把它命名为希格斯玻色子,也就是我们俗称的上帝粒子。

上帝粒子又叫做希格斯玻色子,是一种没有质量的粒子,是所有的粒子中最为著名的一个,也是最为重要的一个,并且这个粒子是所有的62个粒子中唯一一个没有质量的粒子,是粒子物理学标准模型中自旋为零的玻色子,上帝粒子在很早之前就已经被提出来了,但是直到2013年的时候才被科学家们发现,并且上帝粒子的发现也给科学界带来了极大的震撼,许多事情也因为上帝粒子的发现而被证明了,对于科学家进一步研究宇宙提供了新的手段,那么什么是上帝粒子呢,为什么会被称为上帝粒子呢,上帝粒子到底有什么作用呢,本文就详细的为大家介绍一下关于上帝粒子的事情。

这是件大事!大爆炸级别的大事!

据中国之声《新闻纵横》报道,当地时间10月8号上午11时30分,诺贝尔医学奖评委会秘书长约兰·汉松如往年一样西装革履地步入会场,他宣布将2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国医学教授约翰·格登和日本医学教授山中伸弥,以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。一年一度的诺贝尔奖各奖项从此开始陆续揭晓。一直以来,人体干细胞都被认为是单向地从不成熟细胞发展为专门的成熟细胞,生长过程不可逆转。然而,格登和山中伸弥教授发现,成熟的、专门的细胞可以重新编程,成为未成熟的细胞,并进而发育成人体的所有组织。卡罗林斯卡医学院的新闻公报称,两位科学家的发现彻底改变了人们对细胞和器官生长的理解:教科书因此改写,新的研究领域被建立起来,科学家们也能研究出诊断、治疗疾病的新方法。今天,诺贝尔奖的重头戏物理学奖也将正式公布。历史上曾有李政道、杨振宁、丁肇中、朱棣文、崔琦、高锟六名华人获得这个奖项。外媒报道,这次诺贝尔物理学奖项的得奖大热门正是欧洲核子研究中心7月4号,宣布他们发现了与有着“上帝粒子”之称的希格斯玻色子的粒子。探索希格斯玻色子的旅程艰辛漫长,由于这种粒子无所不在却又难以捉摸,因此又称“上帝粒子”。那么希格斯玻色子是否足以获奖呢?欧洲大型强子对撞机CMS实验小组成员之一、中国科学院高能物理所研究员陈国明表示:有“上帝粒子”之称的希格斯玻色子如果被证实,将堪称是半个多世纪来最伟大物理学成就。陈国明:这个粒子是给予其他粒子质量的,说白了就是理论家关于自然界理论的一个猜想。假如希格斯这样的粒子存在,说明基本粒子就是这个层次了,不用往下分了。另外,宇宙起源于大爆炸,这个理解不一定对。如果找到了希格斯,就说明我们认识的世界,就是我们想的这样;如果没有的话,可能就引发一次革命,原来我们认识的世界就被颠覆了。大爆炸那个说法可能也不一定对。陈国明同时表示,寻找希格斯粒子是相当困难的一件事。陈国明:10的12次方的其他粒子当中可能有一个是希格斯粒子,很难发现。就好比一堆沙子里有一颗是金沙子,你要把它找出来。然而,尽管这项发现如此重要,但关于“上帝粒子”能否获奖,却让评委会挠破了头皮。这是因为从1964年间,有6位物理学家在4个月期间,出版了一系列关于这项理论的相关文章,每个人的研究都建立在其他人成果之上。甚至连希格斯本人也坦承,造就这项理论基础的关键文章,出自他人之手。更复杂的是还有数以千计物理学家从事这项研究。而一个诺贝尔奖最多只能有3个得奖人,虽可包括机构,但不颁给已过世者。对此,伦敦国王学院理论物理学教授艾里斯预测,希格斯“总有一天”会获诺贝尔奖肯定,“但不是今年,因为证据来得太晚,且还未证实新发现的粒子就是希格斯玻色子”。法国原子能委员会物理学家克雷恩则说,希格斯玻色子赢得诺贝尔奖是十拿九稳的事。真正的谜底,也许要等到今天下午才能顺利揭晓。诺Bell物医学奖将发表,为何叫上帝粒子。更多阅读“上帝粒子”难溯源
成诺奖评审头疼难题科学家公布“上帝粒子”论文相关专题:2012年诺贝尔奖

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上帝粒子是什么

只是这件大事的背后还有一件重要的小事:这些发现还没有通过同行评审。

这是物理粒子中的一种基本粒子,它的自旋为零,宇称正值,而且它的存在极不稳定,只要生成就立刻衰败,然后产生希格斯场的量子激发状态,这种粒子的问世对宇宙的起源有着至关重要的重用,当今科学家对于宇宙起源基本持有两种态度,一种观念认为宇宙是亘古存在的,它没有时间的界限,没有物理的边际。

为什么有些基本粒子具有质量,而有些基本粒子的质量却为零?标准模型的希格斯机制可以解释这问题。根据希格斯机制,有些基本粒子因为与遍布于宇宙的希格斯场彼此相互作用而获得质量,同时也会出现副产品希格斯玻色子。这玻色子是希格斯机制的必然后果,是物理学者长久以来寻觅的对象,假若实验证实希格斯玻色子存在,则可给予希格斯机制极大的肯定,特别是对于为什么有些基本粒子具有质量这问题的解释,也可以确定标准模型基本无误。

本周大爆炸的宣布与2012年宣布发现希格斯玻色子相类似,它们都是史诗般的发现(“上帝粒子”什么的),并都是在得到科学群体的体制认可之前就公布出来。

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1988年,诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼无意中为希格斯玻色子起了“上帝粒子”这么一个名字。莱德曼写了本科普书,原书名叫“该死的粒子,因为希格斯玻色子难以找到,但出版商认为不妥,遂改成了“上帝粒子”。然而,许多科学家却不喜欢这一称呼,因为它过分强调了这粒子的重要性和太宗教化。希格斯本人也不喜欢这种称呼,他说:“虽然我本人不信教,但是我觉得不应该用‘上帝’这样的字眼,因为这有可能会让一部分人觉得受了冒犯。”有意思的是,当别人提到“希格斯玻色子”时,希格斯总是诚惶诚恐,因为他觉得“不配用自己的名字”命名这种粒子。

在通过同行评审和发表之前(其正式发表最终使彼得·希格斯和他的同事弗朗索瓦·恩格勒攀上诺贝尔奖的高峰),希格斯玻色子研究就冲入了市场——在这个例子里,所谓市场指的就是媒体和公众整体。最终,大约花了两个月的时间(算是相当快了),希格斯“潜在的巨大发现”升级成了“实际的巨大发现”。这最后导致了诸如这样的尴尬标题:“欧洲原子和研究委员会(CERN)的希格斯玻色子的发现通过了同行评审,变成了真正的科学。”对于外行读者来说,这样的标题看起来叠床架屋,让人困惑。

还有一种观点则认为,在宇宙之前,有一个奇点,这个奇点发生了巨大的爆炸,宇宙才因此而诞生,之后宇宙开始不断的膨胀,最后变成了我们现在的宇宙,那么上帝粒子的发现,有力的支撑了宇宙大爆炸学说,就好像上帝拨动了一下,给予了宇宙爆炸的能量,人们推论上帝粒子就是宇宙大爆炸的关键粒子,而且还是宇宙形成关键的组成部分,希格斯通过研究发现,这种粒子的衰变过程是一瞬间完成的。

上帝粒子名称的由来

因此,我们在大爆炸新闻中遇到的,基本上我们从发现希格斯玻色子新闻中遇到的情况一样:传统的科学编纂系统与新的、更灵活的系统之间存在一个断层——科学机构内外的不同宣传策略之间的张力。这并不像“杂志对网络出版”那样是一种完全的二元对立……但是也差不太多。毕竟,竞争的压力一直存在:一方面是抢第一的压力,另一方面是追求正确的压力。理想情况下,后者的压力应该胜过前者。就以冷核聚变的宣布为例:1989年化学家史坦利·庞斯(Stanley
Pons)和马丁·弗莱许曼(Martin
Fleischman)大张旗鼓地开了一次广为人知的新闻发布会,宣布他们已经在常温环境中完成核聚变。在一杯水里。这曾被称赞为“火之后的最伟大的发现”……直到后来这两位化学家的任何同事都没能重复他们的工作。现在,整个事件被当作是一个警世故事。

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2012年7月4日,欧洲核子中心宣布大型对撞机上的CMS和ATLAS两个实验组分别探测到疑似希格斯子的新玻色子,2013年3月14日再次发布新闻稿,正式确认了先前探测到的是希格斯子。标准模型共预言了
61 种基本粒子,希格斯子是最后一个被实验证实的。

在大爆炸新闻这个案例里,还有一个因素让这些压力变本加厉:物理学领域的竞争激烈程度简直臭名昭著,学者们永远在你追我赶地搞研究。这也让物理学的保密氛围臭名昭著:比约恩·
凯里是斯坦福大学的科学信息管理员,他告诉我,这次这条大爆炸的新闻在公诸于世之前一直被当作“最高机密”。对速度的追求,导致很多其他非科学领域压力倍增(新闻业当然也不能幸免);所有人都在想,如何用自己的方法,在这个平台上即时发表我们手头的东西。这次大爆炸新闻只是更大趋势的代表。就像哲学家大卫·温伯格指出的:“科学知识有了新媒体的特征,变得越来越像它赖以生存的网络。”

这对于希格斯玻色子的运作机制起到了非常重要的作用,只有这样才能解释宇宙为什么会发生如此规模的爆炸,它为我们带来了全新的认识,只有质量的玻色子才能发生衰变,如果后来的科学家可以发现并证明这种衰变的存在,那么就可以实证上帝粒子是真实存在的,直到2009年,有科学家发现了新的希格斯机制,为上帝粒子研究带来新的角度,科学专家们根据全新的数据模型和更全面的数据支持。

希格斯玻色子是因物理学者彼得•希格斯命名,物理学家利昂•莱德曼无意中为希格斯玻色子起了“上帝粒子”这么一个名字。莱德曼不喜欢“上帝粒子”这个名字,他喜欢开玩笑说,他其实想叫它“该死的粒子”,因为希格斯玻色子是如此难以找到。“上帝粒子”源于莱德曼的《上帝粒子》这本书,这个绰号也让许多物理学家对它心生畏惧。

网络是一个人人都可以发布信息的地方,它也许能帮我们脱离传统的(换言之,未经辅助的)同行评审。除了坦然接受“经同行评审而发表”这条刻意低效的途径之外,很多科学家还把他们的发现直接贴到arXiv.org这样的网站上,偶尔甚至干脆放弃同行评审途径。ArXiv这个未正式发表文章的在线数据库很受欢迎,也是很多科学记者的常用订阅源;研究人员把研究成果放在这个平台上,就意味着欢迎媒体来报道,无论它有没有经过同行审阅(多数情况都没有)。

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上帝粒子的几大问题

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arxiv投稿情况。 图片来源:arxiv.org

它解释了上帝粒子是如何获得质量的,同时也发现玻色子和费米子之间的耦合效应,随着现代科技的不断进步,人们在粒子碰撞领域得到飞速发展,终于欧洲核子组织通过一系列的实验,发现了新的希格斯玻色子,它的真实存在为科学研究注入了一股强心剂,也为宇宙科学研究提供重要的理论基础,虽然上帝粒子已经被发现很多年了,但是关于它的研究其实并没有突破性进展,关于它的一些物理性问题一直没有合理的解释!

1、上帝粒子名字里为何有“上帝”两字?

随着大学出版办公室对社交媒体平台的运用愈发成熟,越来越多的科学家开始刻意邀请公众传播他们尚未经过同行评审的研究。就像本周宇宙大爆炸的新闻,其传播途径的多样性完全配得上它的重要性:新闻发布会,疯传的网络新闻,在线新闻文章,斯坦福的Youtube视频。这是科学发现最广为人知的状态。

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最初上帝粒子一说出自一本科普读物,事实上,很多科学家认为认为“上帝粒子”这个称呼过分抬高了这种粒子的重要性。利用类似的神学词汇来标注一个令人费解的亚原子粒子,似乎是为了触怒那些反科学的宗教人士,或至少使他们游离于科学之外。“上帝粒子”已经成为希格斯粒子的一种别称,然而它却既非物理也非神的意志,却对两方面产生了影响。“上帝粒子”是一种廉价的称呼,它在称呼上无疑抓住了人们的关注点,然而它的意思却是那样含糊,真正内容很难被人们洞悉。

而这也可能是科学发现最具创造力的状态。
“我觉得人们正在意识到,在这个瞬息万变的信息时代,让事情变得尽可能公开化是个非常好的方法,”萨缪尔·阿布斯曼说道。他是一名网络学家,同时还是《失实:为什么我们所知道的一切,有一半可能都将是错的》这部书的作者。“历史上的科学界,你自己是要写书的。”他告诉我,你得自己编辑汇总你的发现,自己出版书,终于——作品面世,广大公众得以接触。假如你还想让你的发现能更快地传播,而不仅仅只是以一本书的速度的话……基本上就没戏。“所以科学论文就是对此现象的一种回应。”阿布斯曼说,“让你可以把零星的知识和发现也能发表出来,速度还更快。这是伟大的技术。”

它的存在到底是基于什么原理,这里有什么惊人的秘密么,难道真如它的名字一样,它是由上帝创造出来的,还是说我们的研究方向错了,这可能是研究宇宙起源的关键问题,细思则恐,我们是否应该在这一问题上做深入的研究,这是不是有可能是外星文明带给我们的陷阱,都需要我们自己来解答,虽然现在还没有答案,但相信时代的进步与人类的探索精神,这些谜题都会一一解开的!

2、寻找上帝粒子过程中科学家有没有动摇过?

这种媒体功能的转变,与科学家所面临的另一个压力产生碰撞——经费。大部分的研究人员不能只做研究;他们必须还得是推销员,销售的产品就是他们本身以及自己所做的研究。德克兰·费伊(Declan
Fahy)是美利坚大学的科学史学家,他指出:“科学组织现在必须得证明,他们的存在和投资都是合理的。”而这一需求反过来给了他们更多的动机去打破传统的出版方式约束,宣传他们的工作。科学探索变得越来越像一场公共关系的游戏。

2008年8月,欧洲核子研究中心开始运行新的大型质子对撞机。这架大型质子对撞机造价约为80亿美元。计划实施时,将有来自34个国家近2000名科学家参加。乐观估计,将在

要明确的是,其实在很早以前,互联网还没广泛投入使用的时候,事情就是这样运作了。在1985年,英国皇家学会发表了一份文件《公众对科学的理解》,通常被简称为伯德莫报告,其中提到,科学家有责任和公众交流他们的工作。这份报告奠定了英国科学普及委员会的成立基础。

2010年前后提供一个确切的答案。然而2011年8月,欧洲核子研究中心表示:一些迹象表明,上帝粒子也许真不存在,只是人们的“幻想”。与此同时,该中心许多科学家也认为“上帝粒子不存在”的可能性越来越大。

你也可以认为这份文件促进了“科学传播者”的出现。无论是像比尔·奈(Bill Nye)及奈尔·德葛拉司·泰森(Neil
deGrasse Tyson)这样科学名人,还是像《宇宙》这样的电视节目。

3、为什么说没有上帝粒子,就没有生命,没有人类?

所以,康奈尔大学的科学史和科学传播教授布鲁斯·勒文斯坦(Bruce
Lewenstein)说,其实科学本身——如果把它看作一个过程,一个权威秩序的话——在这些年并没什么变化。“有变化的是,压力迫使你将你的发现公之于众,并和公众直接交流。”
加州大学圣塔芭芭拉分校的科学史学家帕特里克·麦克雷认为,这样的压力可以极富推动力。他指出,科学家和科研机构工作的目的并不只是解释科学现象,而且还要让科学这件事本身流行起来。每一场新闻发布会——还有每一段YouTube视频,每一次脸书的更新,每一篇上传到arXiv的论文——这些更新都是和一项具体发现有关联的。同时也是和作为人类整体目标的“发现”有关联的。

如果没有上帝粒子,宇宙中的所有粒子都将以光速运动。这么快的速度运行,粒子将无法结合到一起,就不会产生原子、分子、DNA、蛋白质,也就不会有生命,不会有人类,不会有其他任何物质,宇宙将会是一片虚无。

于是我们再次回到宇宙大爆炸上来。还有本周向广大公众介绍了这项新研究的各种渠道。科研机构也许牺牲了自上而下的控制——关于科研,关于信息传递,关于我们针对我们所处的世界而讲的故事;但是他们正在努力用公众参与和兴趣来弥补。他们在用“暂时”的成果来换取流行。他们在试图用《宇宙》那样的方式重塑我们的宇宙观。而他们在这个过程中也找到了一种新的整合知识的方式——用一段段的Youtube视频。

4、上帝粒子从哪里来?

编译自:Megan Garber.  ‘One of the Greatest Discoveries in the History of Science’ Hasn’t Been Peer-Reviewed—Does It Matter? The Atlantic.

物理学家普遍认为,上帝粒子来源于宇宙大爆炸。事实上,宇宙大爆炸被认为是包括上帝粒子在内的一系列基本粒子的最初起源。

文章题图:AJC1/ Flickr

 

5、上帝粒子如何使其他粒子产生质量?

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上帝粒子会形成遍布宇宙空间的希格斯场,一些粒子在希格斯场中运动,就像在糖浆中穿行,因受到阻力而变得凝滞,粒子由此获得质量。不同粒子受到的“阻力”不同,其所获得的质量也有差异。

6、新浦京www81707con ,霍金是不是用100美元打赌不存在上帝粒子?

著名物理学家霍金曾和密歇根大学的教授凯恩用100美元打赌,自信地认为被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子不可能被找到。不过,当欧洲核研究组织宣布找到上帝粒子时,霍金称赞了该发现的重要意义,并打趣地说:“这个发现应该能为希格斯赢得诺贝尔奖,不过害我输了100美元”。

7、希格斯关于上帝粒子的论文曾经被拒?

1964年,希格斯写了两篇论文,每篇都只有两页长,内容就是现在被称为希格斯场的东西。《物理快报》接收了第一篇论文,但拒掉了第二篇论文。著名物理学家南部阳一郎在评审第二篇论文的时候,建议希格斯加上一部分内容来解释这一理论的物理学意义。希格斯加了一段话,预言这个场中会产生一种新的粒子,即上帝粒子。然后,他把改过的论文投给了那家杂志的对手——《物理评论快报》,结果发表了。

8、英国是不是举办过一场比赛,来寻找解释希格斯场的最佳方法?

科学家很难向英国政府解释清楚希格斯场。1993年,英国科学部长威廉?瓦多格列佛发起一场比赛,让科学家用一页纸的篇幅向他解释希格斯场,获胜者是英国伦敦大学学院的物理学家戴维?米勒。米勒把希格斯场比作一个房间,房间里均匀分散着一大群为政客聚会服务的工作人员。一个无关紧要的人可以不受阻碍地在人群中穿来穿去,然而,如果是时任英国首相撒切尔夫人到场,一定会吸引大量的关注:聚会工作人员会围拢在她周围,减慢她穿行的速度,使她带上某种“质量”。

9、希格斯不喜欢“上帝粒子”这个名字?

美国物理学家、1988年诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼曾著有科普书籍《上帝粒子:如果宇宙是答案,那么问题是什么?》。后来媒体也沿用了这一称呼,常常将希格斯粒子称作是“上帝粒子”。上帝粒子这个名字广泛传播,然而,作为一个无神论者,希格斯非常不喜欢这个名字。在此之前,谦虚的希格斯并不希望自己的名字冠在粒子前,但权衡之下,他终于接受了希格斯粒子这个名称。

10、科学家可能在十几年前就捕捉到上帝粒子了?

2000年,欧洲核子研究组织当时的旗舰加速器——大型正负电子对撞机打算结束运行,结果发现了一个迹象,看起来就像上帝粒子,拥有大约115
GeV的质量。科学家说服管理层,让大型正负电子对撞机超期运行了6个星期,在超期服役期间,更多看起来像是上帝粒子的事件出现了。科学家又要求再次延长运行时间,但是大型正负电子对撞机必须拆除,给更强大的对撞机(LHC)腾位置。2011年,LHC宣布了最新的结果,暗示上帝粒子如果存在的话,它的质量介于115-130
GeV之间,这说明科学家可能在十几年前就捕捉到上帝粒子了。

上帝粒子的研究意义

GeV/c^2是基本粒子质量的一个单位,其中GeV是10亿电子伏特,c^2是光速的平方。根据爱因斯坦的质能公式,物质的能量等于质量乘以光速的平方,因此,以电子伏特为单位的能量除以光速的平方,就用来衡量粒子的质量。

希格斯玻色子是物理学基本粒子“标准模型”理论中最后一种未被发现的基本粒子,其自旋为零,其他粒子在希格斯玻色子作用下产生质量,为宇宙形成奠定基础。迄今为止,“标准模型”预言的其他粒子都已发现,但希格斯玻色子的存在尚未在实验中证实,它又被称为“上帝粒子”。一旦研究证实希格斯玻色子不存在,“标准模型”理论将被推翻。

霍金预言上帝粒子可以毁灭宇宙

当物理学家在2012年发现该粒子时,霍金为这项发现表达惋惜,声称这个发现让物理更加无趣。现在,在霍金汇集许多文章和讲课的新书"Starmus"的前言中,这个著名的理论物理学家警告我们这个粒子有一天可能会摧毁我们已知的宇宙。霍金并不是唯一这么想的科学家。一个名为"希格斯波塞子的末日"(Higgs
boson
doomsday)的理论表示当一个量子波动在空间中形成一个真空的"泡泡",它会在空间中扩散,进而摧毁整个宇宙。尽管如此,科学家并不认为这件事会在短期内发生。

霍金在它的新书里是这样描述希格斯末日的”希格斯的位能有个令人担忧的地方便是当它的能量超越一千亿个十亿伏特时,它有可能会成为一个亚稳的状态。这代表宇宙有可能会遭遇一个灾难性的真空衰退。处于真空状态中的泡泡会以光速四散。这可能发生在任何时间,而我们无法预知。”

小编结语:在人们发现分子、原子、电子、质子等离子之后,新的问题就会出现,这也是人类探索新事物必须付出的,而上帝粒子是人们探究宇宙所需要的,上帝粒子的证明说明了宇宙的形成,对于核武器来说,是通过消耗质量释放能量来实现的,而上帝粒子能够将物质变成能量,虽然只是理论上的说法,但是却依然给人类探究新的能源提供了一个非常好的方向。

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