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盘点改变世界物理发现:上帝粒子或解释宇宙形成

发布时间:2012年07月17日 00:41 | 进入复兴论坛 | 来源:中国新闻网 | 手机看视频


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  当地时间2012年7月4日,瑞士Meyrin,欧洲核子研究中心科学家举行新闻发布会,称发现了一种新的亚原子粒子,这可能是难以捉摸的希格斯玻色子。

  中新网7月17日电(叶士春) 浩瀚的宇宙承载着太多的奥秘,面对无尽的广博,所知晓的犹如一粒小小尘埃,纵使如此,人类也从未停止探索未知世界的脚步。众多不同国籍的科学家孜孜不倦投入其中,揭示了一系列重要的物理发现,这些发现看似抽象,有些却能改变我们所知的这个世界。

  发现疑似“上帝粒子” 或改变人类对宇宙理解

  追寻将近半个世纪后,欧洲核子研究中心于2012年7月4日宣称,找到一种新亚原子粒子,这种粒子与构成质量的“上帝粒子”的特征“一致”。由此,万物质量来源之谜或可解开,粒子物理学中缺失的重要一环或可填补。

  “上帝粒子”,即希格斯·玻色子的俗称,它是一种亚原子粒子,理论上认为它应当是构成宇宙的最基本粒子之一。

  要解释希格斯·玻色子,首先要从粒子物理学的标准模型说起。爱因斯坦的相对论解决重力问题之后,理论物理学家开始尝试建立统一的模型,以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子,这就是标准模型。

  该模型把基本粒子分为夸克、轻子和玻色子三大类,预言了62种基本粒子的存在。随着实验物理学家把加速器越造越大,标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身,只有最重要的希格斯·玻色子仍然“在逃”。由于它难以寻觅又极为重要,因此也被称为“上帝粒子”。

  希格斯·玻色子这个名字中的希格斯来自英国物理学家彼得·希格斯。彼得·希格斯1929年出生在英格兰泰恩河畔的纽塞,曾任英国爱丁堡大学教授。

  “上帝粒子”的发现对人类有着重要的意义。法新社评论称,这一发现的重要意义丝毫不亚于爱因斯坦首次系统地阐释量子物理学。

  欧洲核子研究中心CMS实验项目中国组物理分析负责人陈国明表示:“某种程度上,它的重要性堪比创造了一切的上帝。在宇宙大爆炸之初,希格斯粒子赋予基本粒子质量,使得物质得以形成、凝聚、演化,最终形成了星系,也形成了我们。”

  正如欧洲核子研究中心官方宣称的那样:“希格斯玻色子触手可及。”“我们对宇宙的理解,将要改变!”

  搜寻暗物质:宇宙物质的“主宰”

  最近,欧洲核子研究中心表示,在发现了疑似“上帝粒子”后,下一步将着手搜寻暗物质,为了完成这一目标,他们将耗资12亿欧元对设备进行升级。

  而据《自然》杂志网站2012年7月5日报道,一个由美、德、英科学家组成的国际天文小组最近通过X射线多镜牛顿卫星,首次直接探测到两个星系团之间被暗物质“细丝”形成的桥梁连接起来。

  暗物质是指宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子,它的电磁放射和折射非常微弱,所以不能被直接探测到。按照天文学界目前流行的理论,暗物质才是宇宙物质的“主宰”,也是是宇宙的“黏合剂”,而我们肉眼能见的普通物质如恒星、行星,所占质量只是宇宙中很小一部分。暗物质不能被“看”到,但可测量到其存在的痕迹。

  2012年5月,德国科学家克里斯托弗·维尼格表示,通过对来自美国宇航局费米太空望远镜获取的观测数据进行长达3年半的统计分析,他可能是第一个发现了银河系内存在暗物质的证据。分析中,他发现伽玛射线的能量处于峰值,在光谱中表现为一条线。如果他的研究发现得到证实,这条线就是暗物质存在的确凿证据。

  然而,随着暗物质的证据不断增加,如今暗物质已经成为现代天体物理学中一个牢固确立的概念。实际上,这个概念几乎必须存在,这样才能解释为何单个星系快速旋转却没有分崩离析和星系群为何以这样相互作用的方式运动。如果不存在比恒星、气体云和其他可见物质多10倍的暗物质,那么宇宙将不合情理。

  探索神秘黑洞:有助了解宇宙早期历史信息

  据外媒2012年6月27日报道,德国科学家近日做出预测称,人类将在2013年观测到有史以来最大的“宇宙碰撞事件”,银河系中央附近的气体云将“冲撞”超大质量的黑洞。这场规模巨大的宇宙撞击事件将发生于人马座A方向,处于银河系银心附近。

  面对宇宙中神秘的黑洞,人类一直在探索其奥秘。2012年6月11日,欧洲南方天文台宣布,将耗资超过10亿欧元打造世界上最大型光学望远镜,取名“欧洲极大望远镜”, 科学家希望借此观察到黑洞的形成、其他宇宙间的物质形成,以及太阳系之外的行星。

  目前天文学家共发现了63个黑洞,最近美国科学家发现了迄今所知最大的两个黑洞,它们距离地球约2.7亿光年,每个质量约为太阳的100亿倍。

  黑洞是一种引力极强的天体,就连光线和其他辐射线也不能逃脱。由于黑洞中的光线和其他辐射线无法逃脱,所以我们无法直接观测到黑洞。然而,人类可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。

  2011年,一个国际研究小组利用欧洲南方天文台的“甚大望远镜”,首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。

  如今,人类对黑洞的了解仍有待于进一步深入,天文学家加强对黑洞等激动人心的神秘天体进行研究,有助于了解宇宙早期历史的信息,解开宇宙众多谜团。

  超光速粒子乌龙事件:若真存在将打破爱因斯坦理论

  2012年6月8日,意大利格兰萨索国家实验室下属“奥佩拉(OPERA)”实验小组宣布,5月刚刚进行的验证实验未发现中微子运行速度与光速存在差距,因此撤销去年公布的“中微子运行速度超过光速”的实验结果。

  在基本粒子家族中,中微子的行为最难以捉摸,是宇宙中的小精灵。顾名思义,中微子不带电,是个中性粒子。与它的“大哥”中子相比较,它们的“性格”差异很大。中子表面上是个中性粒子,可是内部有复杂的电磁结构,而中微子内部完全不带电。物理学家通常认为中微子以光速运动。

  在去年9月进行的一项实验中,“奥佩拉”小组曾称其实验装置接收了来自欧洲核子研究中心的中微子,两地相距730公里。结果显示,中微子跑过这段距离的时间比光速还快了60纳秒(1纳秒等于10亿分之一秒)。

  这一实验之所以被广泛关注,在于其动摇了爱因斯坦相对论的基石,根据爱因斯坦狭义相对论,光速是宇宙速度的极限,没有任何物质可以超越光速。

  有位著名科学家说:如果超光速中微子实验是正确的,爱因斯坦理论中广为人知的“光速无法超越”定论将被打破,若证明超光速存在,则将现代物理学彻底颠覆,人类的物理知识将上升到另一个高度。穿越、平行空间、多维度、星球大战……这些只有电影中才存在的东西或许将离我们越来越近。

  如今,这起宇宙探索的乌龙事件已经尘埃落定,批评与指责无助于人类的进一步探索,反思与往前迈进或许更能有助于我们在物理发现上取得新的成果。(完)

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