TBBT.S05E04：上帝粒子在哪里？

作者： Steed

在《生活大爆炸》第 5 季第 4 集里，Sheldon 养成了一个新的习惯：所有跟生活琐事相关的决定，他都改用掷骰子的方法来决定。虽然骰子 “掷” 出的决定经常让 Sheldon 很无语，但至少成效还是让他满意的：在坚持了几个星期之后，他不仅在重量级期刊上合作发表了两篇论文，还夸口说： “I'm close to figuring out why the Large Hadron Collider has yet to isolate the Higgs boson particle”。

这句话里提到了两个物理学前沿名词：一个是 Large Hadron Collider ， 大型强子对撞机，常被物理学家简称为 LHC ；另一个则是 Higgs boson particle ，希格斯玻色子，常被戏称为“上帝粒子”。 Sheldon 这句话的意思是说，他认为自己快要弄清楚 LHC 尚未发现上帝粒子的原因了。那么，上帝粒子是什么， LHC 又为什么要去找它呢？

这可就说来话长了。一切都要从物理 “physics” 这个词的源头——古希腊语的 “physika” 说起……（停停停！又不是 Sheldon 给 Penny 讲物理，就不必从古希腊星空开始了吧？！） 咳咳，那就长话短说好了。

经过好几代物理学家的努力，到上世纪 70 年代，人们发现自然界的 4 种基本作用力中，除引力以外，其他 3 种都可以用同一个理论来统一描述。这个理论被粒子物理学家称为 “标准模型” ，它把当时已知的所有亚原子粒子都纳入到了一套优雅的体系之中，并据此预言了不少未知的粒子。

随着实验物理学家把加速器越造越大，标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身，只有 Sheldon 提到的希格斯玻色子仍然 “在逃” 。这种粒子涉及一种复杂机制，能给大多数已知的基本粒子赋予质量——换句话说，它是物质的质量之源，因而又被称为 “上帝粒子”。

“上帝粒子”—— ATLAS 探测器模拟的希格斯粒子衰变艺术效果图。（来源：ummwhat / higgsboson.tumblr.com）

大型强子对撞机，正是物理学家寻找 “上帝粒子” 所作的最新尝试。 LHC 本质上是一个超大型的粒子加速器，能把质子加速到前所未有的超高能量，再让两束这样的质子迎头相撞。一些理论预言，如果 “上帝粒子” 真的存在，那么在 LHC 设计能够达到的最高能量（ 14 TeV ）对撞下，它就应该要现身了。可惜，寻找 “上帝粒子” 的道路，从来就没有一帆风顺过。从设计建造到开始运行， LHC 一直事故不断，启动时间也一推再推。甚至直到今天，在已经运行了一段时间的 LHC 中，质子束流的能量也只达到了设计最高能量的一半。最高能量 14 TeV 的对撞，最早也要到 2014 年才能实现。

大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）正是物理学家寻找 “上帝粒子” 所作的最新尝试。 LHC 本质上是一个超大型的粒子加速器，能把质子加速到前所未有的超高能量，再让两束这样的质子迎头相撞。

欧洲核子研究中心（CERN）的 LHC 实验图。（来源：io9.com）

据说在 LHC 启动前，霍金押过 100 美元，赌 LHC 发现不了 “上帝粒子” 。不过，千万别让霍金的名气给忽悠了。他曾经跟物理学家基普 • 索恩（ Kip Thorne ） “豪赌” 过 3 回——第一回，赌天鹅座 X-1 双星是否包含黑洞；第二回，赌宇宙中有没有裸奇点；第三回，赌的则是黑洞会不会彻底抹杀信息。霍金的最终战绩是 0 胜 3 负，几乎与球王贝利预测世界杯冠军的战绩不相上下！

难怪 Sheldon 在夸海口时也不忘留了一丝余地，说自己快要弄清楚的是 LHC “尚未” 发现上帝粒子的原因。因为，如果对霍金的赌运还有那么一点信心的话， LHC 发现 “上帝粒子” 或许就只是一个时间问题了。不过，谁又敢说，这一回霍金就一定还会赌输呢？

如果能够找到上帝粒子，不仅标准模型功德圆满，下一次 Penny 再为体重烦恼时， Sheldon 就可以一本正经地插嘴说——这其实都是上帝（粒子）惹的祸了。

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