希格斯粒子的发现,希格斯粒子存在之谜

希格斯参观CERN的LHC隧道

1964年，英国物理学家彼得·希格斯发表了一篇文章，在这篇文章里，他预言了一种能吸引其他的粒子，然后使它们获得质量的特殊粒子的存在。他认为，这种特殊粒子是物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量的基础，其他的粒子在这种粒子形成的场中游弋并逐渐产生惯性，进而最终形成质量，构筑出大千世界。这种预言中的粒子后来被别人用“希格斯”的名字命名，它还有一个外号，叫“上帝粒子”，也就是造物主的意思。

但是，近50年来，当其他的粒子不断地相继被发现的时候，这类神奇的“上帝粒子”却始终遁形无踪，不肯显现在人们的视野中。

“上帝粒子”虽然是物理学家们从理论上假定存在的一种基本粒子，但是，它目前已经成为整个粒子物理学界研究的中心，莱德曼更形象地将“希格斯粒子”称为“指挥着宇宙交响曲的粒子”。

自从1897年以来，汤姆逊发现电子之后，直到现在的一个多世纪的时间里，人类一直孜孜不倦地探索着微观世界的奥秘。1995年3月2日，在美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克的时候，一套被称为“标准模型”的粒子物理学理论所预言的基本粒子中的60个都已经得到了实验上的支持，看上去“标准模型”马上就要取得决定性的胜利，对物质微观结构的探索也已经到达了它的尾声。

寻找“希格斯粒子”的实验一直在持续着。2000年，位于瑞士的欧洲核子研究中心（CERN）的科学家说，他们通过世界上最大的正负电子对撞机找到了希格斯粒子，但是他们的数据还不足以确定，并没有得到大家的承认。

2003年，物理学家试图通过位于美国芝加哥的费米实验室的正负质子对撞机，让质子与反质子相互对撞，以期发现希格斯粒子的运动轨迹，试图证实或否定欧洲核子研究中心所做出的实验结果。但是由于先前计划的实验方案并不可行，所以费米实验室的研究遇到了很大的挫折。

还是在2003年，在法国和瑞士边境地区地下175米深、约27千米长的环形隧道中，开始建造一个大型强子对撞机，耗资总计约20亿美元。这台对撞机将是世界上能量最高的对撞机。科学家期望在这一台对撞机上，能够发现希格斯粒子。

不过希格斯认为，到目前为止已经运行多年的美国费米实验室的万亿电子伏特加速器可能已经获得了希格斯粒子存在的证据。

美国物理学家在2011年7月27日报告说，他们已经把搜寻希格斯粒子的范围大大地缩小了，或许，困扰物理学界40多年的“希格斯粒子存在之谜”有可能在当年的9月末被揭开。不过，在2011年7月22日，欧洲核子研究中心根据大型强子对撞机的实验数据，也发现了希格斯粒子存在的线索。

2012年7月2日，美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布，该实验室最新数据接近证明被称为“上帝粒子”的希格斯粒子的存在。

到目前为止，真正令人信服的证据还没有出现，但是在不久的将来，科学家一定能够看到它的真实面貌！希格斯粒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。如果“希格斯粒子”真的被发现了，那基本粒子就不是60种了，而是61种了。

科学家们认为，下一代粒子加速器将会为人们认识世界带来重要突破，未来中国将在基础科学研究中发挥重要作用。一些高能物理学家指出，希格斯粒子的发现是物理学史上空前的成就，也预示了新时代的开始，仍有许多问题亟需解答，如宇宙的起源和粒子质量的起源。在目前对撞机的能量上，再提高一个数量级，将会在揭示自然界的奥秘上推前一大步。现在也正是中国成为这一领域领袖的最好时机。