上帝粒子或由更小的“微夸克”构成

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【大澳门威尼斯人赌场官网2014年04月25日讯】(大澳门威尼斯人赌场官网记者李洗尘编译报导)被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子是非常微观的,人们用它来解释其它粒子如何获得它们的质量,但它未必是最微观的粒子。很早就有理论预测,存在更小的粒子,构成了希格斯粒子。而最近的研究表明,这些命名为“微夸克”的更小的粒子,很可能隐藏在宇宙之中。

NBC新闻网报导,南丹麦大学粒子物理学家托马斯瑞托说,如果想发现这些粒子,就需要对大型强子对撞机(LHC)这台世界上最强大的粒子加速器进行升级,或使用下一代对撞机。他表示,“我们已经确定了几个理论,能从性能和特点上阐述希格斯粒子和希格斯机制。”

2012年,位于瑞士的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机发现了希格斯玻色子。来自英国的科学家希格斯(Peter Higgs)和来自比利时的恩格勒特(Francois Englert),由于他们在希格斯理论上的研究工作,获得了2013年诺贝尔物理学奖。

希格斯粒子用来解释为什么构成物质的最基本粒子具有质量。物理学家通过量子理论和数学理论,认为真空并不是空的,而是由许多看不见的“虚拟”粒子构成,这些粒子不断出现和消失,它们成对的生成,又很快湮灭。

当希格斯粒子穿过真空,它们会与所有这些虚粒子发生相互作用,同时,在这个过程中,它们会增加巨大的质量,比在LHC测量到的希格斯粒子质量大将近10亿亿倍。因此,它们的质量应该可以和普朗克质量做比较。普朗克质量是普朗克单位制的基本单位,等于2.18 ×108公斤。瑞托说,“现在的问题是,为什么测量到的希格斯粒子质量比普朗克质量轻这么多?这正是问题所在。”

由于这种巨量的质量增加没有发生,粒子物理学的主流理论,即所谓的标准模型,需要进行一些调整,以纠正测量到的希格斯粒子的质量和其所谓“裸质量”之间的差异。

瑞托说,“(这个问题是)理论粒子物理学家的眼中刺。我们并不期待一个能在最基本的层面上解释所有问题的理论看起来会很漂亮。标准模型需要做大量的调整。”

为了既不对标准模型进行调整,又可以回答希格斯质量问题,物理学家们提出一些扩展模型,其中最流行的是超对称模型。这个理论为标准模型中的每个粒子配上一种较重的超粒子,或“S-粒子”。S-粒子将抵消真空中的虚粒子的影响,减小希格斯粒子的质量,且不用对原模型进行调整。然而目前,还没有观察到任何假设的超对称粒子。

但也有很多理论指出,希格斯粒子可能是由一些更小的,称为“微夸克”的粒子构成。瑞托说,“如果希格斯粒子是由更小的粒子通过一个新的力量结合在一起而形成的,类似于夸克结合在一起形成质子和中子,那麽,(希格斯粒子质量)问题就烟消云散了。”

微夸克是这样解决希格斯粒子质量问题的:需要对标准模型中的希格斯粒子质量做很大的修正。目前,它被认为是一个基本粒子,换句话说,无法再分割。它自旋为零,不带电荷、色荷,非常不稳定,在生成后会立刻衰变。瑞托表示,微夸克粒子是一个半自旋粒子,所以两个微夸克结合后,生成的粒子粒子可能自旋消失,就像希格斯粒子那样。他说,“事实证明,只有运用微夸克理论,才能解释我们遇到的希格斯粒子质量问题。”

(责任编辑:张东光)

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