彼得格斯改变了我们对宇宙构建块的认识

彼得·希格斯(PeterHiggs)去世，享年94岁。希格斯玻色子的亚原子粒子就是以他的名字命名的。他一直是一个谦虚的人，尤其是考虑到他是粒子物理学(与物质构建块有关的科学领域)的伟大人物之一。

1964年，希格斯从伦敦来到爱丁堡大学就职几年后，读到了美国理论物理学家菲利普·安德森(PhilipAnderson)的一篇论文。当时，物理学家还没有关于亚原子粒子如何获得质量的理论。(质量可以描述为物体中物质的总量，而重量是作用在物体上的重力。)

安德森的论文表明粒子可以具有质量。当物理学中的一个系统(例如两个不同的亚原子粒子)发生变化时，物理学家有时将其描述为“对称性破缺”。这可能会导致新属性的出现。

在苏格兰高地散步时，希格斯产生了一生难忘的想法。他准确地弄清楚了如何将他在安德森论文中读到的对称性破缺应用于一组称为规范玻色子的重要粒子。这将有助于解释物质的组成部分如何获得其质量。

另外两组物理学家大约在同一时间也有同样的想法：布鲁塞尔的罗伯特·布劳特和弗朗索瓦·恩格勒特，以及伦敦帝国理工学院的卡尔·哈根、杰拉尔德·古拉尔尼克和汤姆·基布尔。

事后的想法

希格斯贡献的关键显着特征是，作为事后的想法，他预测了他在高地所研究的过程中遗留下来的新的大质量粒子的存在。这种粒子后来以他的名字命名：希格斯玻色子。

我相信这种对称性破缺机制有时被简称为“希格斯机制”，这对希格斯来说总是有点尴尬。他总是很快指出其他人的贡献，并更喜欢这个术语：“Anderson-Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble机制”。

在接下来的几十年里，我们逐渐清楚地认识到这些科学家对我们理解粒子物理学的贡献是多么重要——尤其是因为以希格斯命名的粒子变得如此难以捉摸。一些称为粒子对撞机的机器是为了探索我们物理学知识的极限而建造的。

他们探索并测试了最广泛接受的理论来解释基本粒子(无法分解为任何其他粒子的粒子)和力如何相互作用：标准模型。事实证明，标准模型几乎适用于所有条件。唯一缺失的成分是希格斯预测的大质量粒子，尚未被粒子对撞机发现。

希格斯玻色子被证明是难以捉摸的，这让诺贝尔奖获得者、物理学家莱昂·莱德曼给它起了另一个绰号：“该死的粒子”。后来这被缩写为“上帝粒子”。

花了48年时间，有史以来最大的机器大型强子对撞机(LHC)，才最终找到证据证明希格斯和他的同事们的观点是正确的。运营大型强子对撞机的组织欧洲核子研究中心(Cern)宣布，几乎可以肯定物理学家已于2012年7月4日发现了该粒子。

进一步的实验证实这确实是希格斯预言的粒子。然而，当2013年10月诺贝尔物理学奖公布时，希格斯没有守在电话旁，而是出去散步。

自然的“第五力”

距离希格斯玻色子的发现已经过去十多年了。仅仅拥有(几乎)每个人都相信的理论与最终拥有证据证明它实际上是对自然的良好描述之间存在很大差异。

事实上，我不确定我们是否完全理解希格斯和他的同事给世界带来了什么。这相当于发现了一种我们以前从未见过的粒子之间的新相互作用，称为汤川耦合。这实质上是与万有引力、电磁力、强核力、弱核力互补的自然界的“第五力”。

然而，还有许多其他问题需要解决。宇宙中只有4%是由我们能看到的物质组成的。其余的是暗物质和暗能量——但我们都不了解它们的本质。甚至有理论计算认为希格斯玻色子对于宇宙的稳定性至关重要。

欧洲核子研究中心理事会刚刚审查了建造一台名为“未来圆形对撞机”的机器的可行性研究的进展情况，该机器将接替大型强子对撞机，如果获得批准，它将致力于回答有关宇宙本质的许多悬而未决的问题。我知道我想在对撞机数据中寻找答案：希格斯玻色子。