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上帝粒子或由更小的「微夸克」構成

【大紀元2014年04月25日訊】(大紀元記者李洗塵編譯報導)被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子是非常微觀的,人們用它來解釋其它粒子如何獲得它們的質量,但它未必是最微觀的粒子。很早就有理論預測,存在更小的粒子,構成了希格斯粒子。而最近的研究表明,這些命名為「微夸克」的更小的粒子,很可能隱藏在宇宙之中。

NBC新聞網報導,南丹麥大學粒子物理學家托馬斯瑞托說,如果想發現這些粒子,就需要對大型強子對撞機(LHC)這台世界上最強大的粒子加速器進行升級,或使用下一代對撞機。他表示,「我們已經確定了幾個理論,能從性能和特點上闡述希格斯粒子和希格斯機制。」

2012年,位於瑞士的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機發現了希格斯玻色子。來自英國的科學家希格斯(Peter Higgs)和來自比利時的恩格勒特(Francois Englert),由於他們在希格斯理論上的研究工作,獲得了2013年諾貝爾物理學獎。

希格斯粒子用來解釋為什麽構成物質的最基本粒子具有質量。物理學家通過量子理論和數學理論,認為真空並不是空的,而是由許多看不見的「虛擬」粒子構成,這些粒子不斷出現和消失,它們成對的生成,又很快湮滅。

當希格斯粒子穿過真空,它們會與所有這些虛粒子發生相互作用,同時,在這個過程中,它們會增加巨大的質量,比在LHC測量到的希格斯粒子質量大將近10億億倍。因此,它們的質量應該可以和普朗克質量做比較。普朗克質量是普朗克單位制的基本單位,等於2.18 ×108公斤。瑞托說,「現在的問題是,為什麽測量到的希格斯粒子質量比普朗克質量輕這麽多?這正是問題所在。」

由於這種巨量的質量增加沒有發生,粒子物理學的主流理論,即所謂的標準模型,需要進行一些調整,以糾正測量到的希格斯粒子的質量和其所謂「裸質量」之間的差異。

瑞托說,「(這個問題是)理論粒子物理學家的眼中刺。我們並不期待一個能在最基本的層面上解釋所有問題的理論看起來會很漂亮。標準模型需要做大量的調整。」

為了既不對標準模型進行調整,又可以回答希格斯質量問題,物理學家們提出一些擴展模型,其中最流行的是超對稱模型。這個理論為標準模型中的每個粒子配上一種較重的超粒子,或「S-粒子」。S-粒子將抵消真空中的虛粒子的影響,減小希格斯粒子的質量,且不用對原模型進行調整。然而目前,還沒有觀察到任何假設的超對稱粒子。

但也有很多理論指出,希格斯粒子可能是由一些更小的,稱為「微夸克」的粒子構成。瑞托說,「如果希格斯粒子是由更小的粒子通過一個新的力量結合在一起而形成的,類似於夸克結合在一起形成質子和中子,那麽,(希格斯粒子質量)問題就煙消雲散了。」

微夸克是這樣解決希格斯粒子質量問題的:需要對標準模型中的希格斯粒子質量做很大的修正。目前,它被認為是一個基本粒子,換句話說,無法再分割。它自旋為零,不帶電荷、色荷,非常不穩定,在生成後會立刻衰變。瑞托表示,微夸克粒子是一個半自旋粒子,所以兩個微夸克結合後,生成的粒子粒子可能自旋消失,就像希格斯粒子那樣。他說,「事實證明,只有運用微夸克理論,才能解釋我們遇到的希格斯粒子質量問題。」

(責任編輯:張東光)