“上帝粒子”的发现.docx

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“上帝粒子”的发现
7月4日是个值得纪念的日子，由于这天欧洲核子研究中心（CERN）正式宣布，通过“大强子对撞机”(Large Hadron Collider, LHC)上以上(u)、下(d)两“味”(flavor)，和红、绿、蓝三“色”(color)来辨识。
（2）电子和中微子合称轻子（lepton），它本身就是根本粒子。夸克和轻子是构成物质的根本粒子。
（3）传递根本粒子之间相互作用的，统称“模范场玻色子”(gauge boson)。它们包括两大类：传递“强作用”，也就是把夸克结合成为强子的，是8种“胶子”(gluon)。传递“电磁作用”与“弱作用”（它们合称“电弱作用”）的，是4种介子，即光子和80年头察觉的Z、W+、W-粒子。
（4）上述模范场玻色子本来没有质量（这里指静止质量），但由于第五种介子，即希格斯粒子的特殊作用（这称为“希格斯机制”），Z和W+、W-等3种介子获得了巨大质量，它们所传递的弱作用因此成为“短程”，而且在低能量区变得相对微弱，因此犹如变得和电磁作用完全不一样了。此外，夸克和轻子的质量（它们的差异极大，最多达成几万倍）很可能也都是通过希格斯机制产生——也就是说，希格斯粒子是一切根本粒子的质量之源。但在目前，这还只是一种想法，一个梦想而已。
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（5）结果，上述的布局在理论上完整，但实际上并不完全，由于除了以上一组8颗根本粒子（6颗夸克，两颗轻子，反粒子不计）以外，俨然还有性质、布局完全一致，但相应质量却更大的两个“复制组”。就轻子而言，这包括mu粒子及其对应中微子，和tau粒子及其对应中微子；就夸克而言，这包括“异(strange)、粲(charm)”和“顶(top)、底(bottom)”这两对，而且它们同样各有“三色”。因此，每个复制组同样有6颗夸克，两颗轻子，但它们都是高度不稳定的（中微子除外）。这样，所谓“根本粒子”的总数就不是1组8颗，而变为3组24颗了。为何它们需要自我“复制”两次？是否还有质量更高，但迄今未曾察觉的其他“复制组”？这问题至今还无人能解。
在过去30年间，上述“标准模型”获得了巨大告成：它能够应用少数物理常数，相当切实和全面地解释处于1Gev (109ev，1ev=×10-19焦耳能量) 至1Tev (1012ev) 之间的大量高能粒子现象，例如计算粒子的散射、产生，以及强子的质量、衰变等等，甚至还能说明夸克为何不能够在强子以外独立存在（所谓“幽禁”），但在其内部却又处于自由状态（所谓“渐近自由”）等特殊现象。更加是，70年头察觉粲与反粲夸克所形成的J/ψ粒子，80年头察觉W和Z介子，1995年察觉顶夸克等等，都表明了标准模型根据群论所预先想象的布局，因而轰动一时。
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物理学界的严峻问题
顶夸克是在美国费米国家测验室的Tevatron对撞机上察觉的。这对撞机的原理是，，将质子束和反质子束各加速到1Tev，然后令它们以统共2Tev的能量对撞，并以高速探测器和电子计算机分析所产生的结果。其后，物理学家持