2011-12-14

上帝粒子的實驗結果讓我們一瞥未來

Analysis: Higgs result offers glimpse of the future
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-16167648

By Paul Rincon Science editor, BBC News website, Geneva
2011.12.13

在數週的推敲之後,等待終於結束了。

雖然還不足以斬釘截鐵的宣佈找到了,不過新結果卻為難以捉摸且夢寐以求的希格斯玻色子(Higgs boson)的存在,提供迄今最佳的證據。

二個實驗 -- 那試圖利用大強子對撞機(LHC)一窺希格斯粒子 -- 的主管在 CERN(運作此對撞機)的會議廳中發表談話。

尋找希格斯粒子將會是一場浩大的探索 -- 根據某些人表示,能與六十多年前 DNA 的發現相媲美。但其他人認為,那應當自成一格。(畢竟)那是當前粒子物理學(解釋粒子與力如何交互作用)理論的基石。

但那也證實,在理解「什麼使宇宙運行」上,科學家是朝正確的方向前進。

科學家們已大幅縮小希格斯粒子的搜尋範圍,同時提出誘人暗示,指出某樣東西也許 -- 就只有「也許」 -- 會在 125 GeV 的質量下現身。

"希格斯粒子的窗口愈來愈小了。然而它仍然存在(alive)," Rolf Heuer 教授表示,CERN 理事長。

總結這些談話,他補充:"謹慎的說 -- 我們仍未找到它。"


沒有「我覺得」的餘地

對於結果,Heuer 教授顯得相當小心謹慎,而且也沒有像其他人那麼樂觀。當 Heuer 早先被問到,他骨子裡有什麼感覺時,Heuer 教授表示,他有什麼感覺怎並不重要:「物理非關感覺,而是關於科學與邏輯」,他說。

那也許可以理解。如果他說了什麼東西,而這些暗示又消失無蹤 -- 如同過去許多訊號的下場 -- 的話,那會使得 CREN 看起來行事草率(jumped the gun)。

小心謹慎的理由也符合科學。 5 sigma(五個標準差)是宣稱一項發現時所要求的統計確定性(statistical certainty)程度。 3 sigma(三個標準差)則可被視為得到一次觀測(observation)。不過 Pippa Wells(Atlas 資深科學家)表示,"我們連三個標準差都還沒達到。"

科學家們所見到確定性並不會比扔一顆骰子然後連續得到二個六點還來的高 -- 大約是二個標準差的程度。

但他們現在幾乎將之所前提出的資料分析了五次。而且這些實驗都在 125 GeV 那邊看到「爆量(excess)」,即資料峰值,的確非常誘人。

那也許還暗示,這種難以捉摸的玻色子也許最終會從霧裡現身。

Sandra Koitner(Atlas 的科學家)同意,這兩項實驗之間的一致性,毋庸置疑將可能性提高了。

不過她向 BBC News 表示:"他(Heuer 教授)小心翼翼是正確的。但對於看見某些暗示,我們仍非常振奮... 我們等這個已經等了好多年。"

現在他們得要蒐集更多資料以強化「其所見為真」的統計確定性。

Pippa Wells 解釋,明年 LHC 所擁有的資料數量將會是目前的四倍。

這應當能將希格斯粒子的問題一勞永逸地結案。

※ 相關報導:

Higgs Update Dec 13, 2011 (Part 1)
http://www.youtube.com/watch?v=Nq4K5_Z3ZaQ

希格斯玻色子的殘局
CERN 計畫ILC 直線電子擊碎器

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fsj 提到...

大強子對撞機發現新粒子

法新社 – 2011年12月23日

(法新社巴黎22日電) 科學家今天表示,以尋找希格斯玻色子而著名的大型強子對撞機(Large HadronCollider),找到一種新粒子,類似25年前發現的一種次原子粒子,但比較重。

據發布在公開取閱(open-access)科學網站arxiv上的研究報告,這種粒子叫Chi-b(3P),是從質子對撞後的碎屑中找到的。

類似光子(photon)和很難找到的希格斯玻色子(Higgs boson),這種粒子是一種玻色子,意思是它帶有相互作用。

但是一般認為希格斯玻色子不能再分為更小的粒子,Chi-b(3P)粒子卻能分成兩種相對來說比較重的粒子,美夸克(beauty quark)與美反夸克。

美夸克與美反夸克靠著所謂「強交互作用」(strong force)而結合,強交互作用也是原子核之所以存在的力量。

Chi-b(3P)是25年前所觀察到一種粒子的較重形式。

英國伯明罕大學(University of Birmingham)新聞稿中引述英國物理學家華德爾(James Walder)的話表示:「許多理論家已經預測過Chi-b(3P)粒子,但是人們未曾在先前實驗中觀察到。」(譯者:中央社郭中翰)1

fsj 提到...

上帝的粒子 即將宣布「被發現了」

【聯合晚報╱編譯范振光/綜合報導】2012.07.02

歐洲核子研究組織(CERN)4日舉行記者會,英國「每日郵報」報導,該組織邀請五位理論物理學家參加記者會,可能在會上宣布發現希格斯玻色子,也就是所謂的「上帝的粒子」。受邀的學者包括當年提出這種粒子存在的科學家希格斯。

CERN將在記者會公布利用大強子對撞機(LHC)尋找上帝的粒子的最新進展。「每日郵報」說,預料科學家將表示,99.99%確定找到上帝的粒子,但CERN主管希望確定程度提高到99.99995%。

CERN發言人詹姆斯‧吉勒斯接受法國媒體訪問時表示:「我們曾在2011年12月宣布,大強子對撞機所產生數據中發現的線索不足以證明上帝的粒子是否存在。在4日的記者會上,我們將宣布這一年獲得的數據的三種可能性:一無是處、存在一些線索但不足以證明明上帝粒子是否存、可能發現這種粒子。」

大強子對撞機是世界上最大的對撞機,位於日內瓦的一條27公里的圓環形隧道內。隧道位於地下175公尺深處,橫跨法國和瑞士邊境。兩組方向相反的質子在隧道內以接近光速的速度移動並猛烈相撞,複製「大霹靂」後瞬間的狀況。

如果理論正確,每1兆次對撞應該會產生幾個上帝的粒子,這種粒子隨即衰亡,但儀器可記錄其足跡。

不過,大強子對撞機進行了1600兆次對撞,可能的上帝的粒子卻不到300個。

另外,美國芝加哥附近的費米實驗室2日舉行研討會,發表Tevatron對撞機的研究成果。費米實驗室科學家數十年來也努力尋找上帝的粒子,然而Tevatron對撞機因經費問題,已於去年12月停擺。

fsj 提到...

尋覓45年 「上帝粒子」似乎找到了

【聯合報╱編譯田思怡/綜合報導】2012.07.05

在科學家尋找了四十五年之後,歐洲核子研究組織(CERN)的科學家四日宣布,他們找到了「很像是」有「上帝粒子」之稱的希格斯玻色子(Higgs boson)的新次原子粒子,雖然還不是百分之百確定,已足以讓科學界為之振奮。

希格斯玻色子是物理學的「聖杯」,是最後一種未被證明存在的基本粒子,能解釋物質為何有質量,進而解釋宇宙生命的起源。英國物理學家希格斯(Peter Higgs)一九六四年提出這種粒子存在的假設,因而以他的名字命名。由於它難以尋覓又極為重要,因此也被稱為「上帝粒子」。

位於日內瓦CERN的大強子對撞機(LHC)兩個實驗團隊CMS和ATLAS在各自的實驗中,都觀察到新粒子。

實驗團隊宣布結果時,全場起立鼓掌,歡聲雷動,希格斯本人感動拭淚。他說:「我要恭喜參與這項成就的每一個人,能在我有生之年看到,真了不起。」

CERN聲明說:「找到的粒子與希格斯玻色子吻合。」但還需要更多數據確認。

CERN負責人霍爾說:「我們對自然的了解,達到新里程碑。」

找到希格斯玻色子將證實「標準模型」理論,此理論找出物質的基本粒子與基本力。在愛因斯坦相對論解決了重力問題後,科學家建立起稱為「標準模型」的粒子物理學理論,把基本粒子分為三大類:夸克、輕子和玻色子。

但此理論有幾個缺口,其中最大的缺口是,為何有些粒子有質量,有些粒子則無。希格斯認為,玻色子存在於一百三十七億年前「大爆炸」所創造的一個看不見的場,後來稱為「希格斯場」。一些粒子與玻色子相遇後速度變慢,變成有質量,其他一些粒子,例如光子,則未碰到障礙,因而無質量。

CERN利用大強子對撞機進行接近光速的質子對撞,產生次原子遺跡,從中尋找色玻子的蛛絲馬跡。

大強子對撞機實驗投入成千上萬的物理學家和數以十億計美元,尋找希格斯玻色子,是繼發現夸克之後,最大規模的物理現象觀察。

科學家從幾兆個訊號中逐漸縮小希格斯玻色子可能存在的質量範圍,最後鎖定一二五到一二六千兆電子伏特(GeV)。

CMS團隊宣稱,在質量為一二五點三GeV的數據中,看到新粒子,確定性達到四點九標準差,也就是說,新粒子不是希格斯玻色子的機率為兩百萬分之一。

ATLAS團隊的結果更樂觀,發言人吉安諾提說:「我們在大約一二六GeV的質量範圍,觀察到清楚的新粒子訊號,確定性達到五標準差。」不是希格斯玻色子的機會,只有三百五十萬分之一。

※ 相關報導:

* 找上帝粒子/找不到? 霍金賭輸100美元
http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR4/7204420.shtml

「我似乎輸了一百美元。」英國天文物理學家霍金得知可能發現「希格斯玻色子」的消息後,幽幽地告訴英國廣播公司的記者。

fsj 提到...

上帝粒子新發現 諾貝爾傷腦筋

中央社 2012.10.07

科學家7月4日宣布發現可能是希格斯玻色子(Higgs boson)的新粒子,堪稱是半個多世紀來最偉大物理學成就。不過對9日要宣布諾貝爾物理學獎的評審來說,卻是讓人頭疼的難題。

儘管這項發現具有歷史意義,但是否足以獲獎?

如果答案是肯定的,那又該由誰獲獎?

在探索「上帝粒子」的折騰旅程當中,由歐洲核子研究組織(CERN)達成突破。由於這個粒子無所不在卻又難以捉摸,因此稱為上帝粒子。

紀念英國物理學家希格斯(Peter Higgs)而命名的希格斯玻色子,是物質概念的關鍵,它解釋了粒子為何有質量。根據理論,沒有希格斯玻色子,我們所知的宇宙就不存在。

英國物理研究所的奈特(Peter Knight)說:「這是發現DNA的物理版。」

然而,7月4日的這項發現或許綻放煙火,但能否開得了最大獎項的大門還不得而知。

由於最新發現的粒子還未獲官方確認為希格斯玻色子,部分諾貝爾觀察家持保留態度。

新發現的粒子並非希格斯玻色子的可能性確實存在,不過很小。且若新粒子真的不是希格斯玻色子,將會是更具爆炸性的新聞。

事實上,1964年間,有6位物理學家在4個月期間出版了一系列這項理論的相關文章,每個人的研究都建立在其他人的成果之上。甚至連希格斯本人都坦承,造就這項理論基礎的關鍵文章,出自他人之手。

首先是雙雙來自比利時的布洛特(Robert Brout)和恩勒特(Francois Englert)。布洛特去年過世。

再來才是希格斯,他率先說出,唯有新粒子才能解釋質量的不規則性。

接著還有來自美國的海根(Dick Hagen)、古拉尼克(Gerry Guralnik)和英國的基伯(Tom Kibble)。

更複雜的地方在於,另外還有數以千計的物理學家在CERN從事研究。

所以問題在於,諾貝爾評審必須考量7月宣布的這項發現是否足以獲獎,即使成果還未獲得證實。

其次,他們必須決定該頒獎給理論派還是實驗派,還是兩方都表揚。

然而1個諾貝爾獎最多只能有3個得獎人,雖可包括機構,但不頒給已過世者。

倫敦國王學院(King's College London)理論物理學教授艾里斯(John Ellis)預測,希格斯「總有一天」會獲諾貝爾獎肯定,「但不是今年,因為證據來得太晚,且還未證實新發現的粒子就是希格斯玻色子」。

法國原子能委員會(Atomic Energy Commission)物理學家克雷恩(Etienne Klein)則說,希格斯玻色子贏得諾貝爾獎是十拿九穩的事。

他呼籲評審「冒個險」,把獎頒給希格斯、恩勒特和CERN。

※ 上面的建議不錯。