第62屆諾貝爾獎獲得者大會有關歐洲核子研究中心(CERN)和希格斯玻色子的討論會。左起分別是主持人菲利斯塔·泡斯和諾貝爾物理學獎獲得者戴維·格羅斯、馬丁努斯·韋爾特曼、卡洛·魯比亞和喬治·斯穆特。大會主辦方攝
7月4日,歐洲核子研究中心(CERN)宣布發(fā)現(xiàn)疑似希格斯玻色子的粒子。盡管實驗結(jié)果還有待最終驗證,這一消息仍引發(fā)了正在德國南部城市林道舉行的第62屆諾貝爾(物理學)獎獲得者大會的高度關注。當天下午,諾貝爾物理學獎獲得者戴維·格羅斯、卡洛·魯比亞、喬治·斯穆特、馬丁努斯·J·G·韋爾特曼和與會的物理學博士們一起與歐洲核子研究中心的科學家們進行了視頻交流,就這一重大科學發(fā)現(xiàn)展開了熱烈的討論。
討論會伊始,作為主持人的歐洲核子研究中心國際關系負責人菲利斯塔·泡斯教授做了一個小小的現(xiàn)場調(diào)查。她請現(xiàn)場的年輕學者舉手示意:哪些人參與過歐洲核子研究中心大型強子對撞機中ATLAS(超環(huán)面儀器)或CMS(緊湊繆子線圈)的工作?很多人舉起了手。哪些人在做(相關)理論研究?更多的人舉起了手。最后,哪些人對此感興趣?現(xiàn)場幾乎所有的人都舉起了手。
接著泡斯教授介紹了歐洲核子研究中心迄今為止的工作歷程及其成果,并詳細解釋了CMS和ATLAS新發(fā)現(xiàn)的具體情況。她說,CMS探測器探測到質(zhì)量為125.3±0.6GeV的新粒子(超過背景期望值4.9個標準差),ATLAS探測到質(zhì)量為126.5GeV的新粒子(5個標準差)。這兩個粒子極像希格斯玻色子,但還有待進一步分析來完全確定兩個探測器探測到的粒子是不是同一粒子,以及是否為非希格斯玻色子的新粒子。
戴維·格羅斯:我一整天都沒能停止微笑
對于歐洲核子研究中心取得的這一最新研究成果,因揭示粒子物理強相互作用理論中的漸近自由現(xiàn)象而榮獲2004年諾貝爾物理學獎的戴維·格羅斯說:“這對我,對所有的物理學家,對全人類來說都是偉大的一天。我一整天都沒能停止微笑。”
格羅斯并不認為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。他說,要證實它是最簡單的標準模型所預計的希格斯玻色子,研究人員還需要確定兩個尚未被測量的東西:玻色子的內(nèi)在屬性——自旋以及衰變率。這或許可以在未來3個月大型強子對撞機按計劃維護關閉前得到。
格羅斯說:“這個發(fā)現(xiàn)既是一個時代的結(jié)束,又是一個新的開始。”新發(fā)現(xiàn)的結(jié)果鞏固了標準模型,但也提出了新的問題。“我們現(xiàn)在有機會探測那些被稱之為希格斯域的東西,這是一個新的領域。這僅僅是個開始。大型強子對撞機是一個20年的計劃。它已經(jīng)記錄的只是在實驗過程中應該被記錄的事件的大約2%。”
格羅斯說,正負電子直線對撞機將使測試粒子的性質(zhì)變得更容易,“但10年到20年內(nèi)這不可能。也許現(xiàn)在的結(jié)果可以成為修建一個直線對撞機的動機。不管怎樣,實驗主義者是非常聰明的,正如他們今天所證明的那樣。”他們用儀器梳理出了很小的信號。
談到“上帝粒子”,格羅斯說:“這是一個非常糟糕的稱呼。它與上帝沒有關系。”至于該發(fā)現(xiàn)是否能獲得諾貝爾獎,格羅斯幽默地笑著說:“我們已經(jīng)擁有它了!”他建議:“忘了諾貝爾獎吧。今天的激動與獎勵無關,而是有關發(fā)現(xiàn)和提高我們對現(xiàn)實世界的理解。”
卡洛·魯比亞:我們深信物理學不會停在那里
曾任歐洲粒子物理研究所所長并因1983年相繼發(fā)現(xiàn)W±與Z°粒子而獲得1984年的諾貝爾物理學獎的卡洛·魯比亞說:“這是非常初步的結(jié)果。”不過,他也認為這一成果是一個重要里程碑,結(jié)果將遠遠超出預期中相應的最簡單的標準模型。他表示,或許更多的實驗將使證據(jù)更加清晰。歐洲大型強子對撞機還要再運行3個月,然后將關閉進行兩年的維護,等它重啟時,它將能夠以更高的能量來運行。
魯比亞說:“我們深信物理學不會停在那里,會有日益增加的越來越難的問題。”
魯比亞指出,有些人被很快授予諾貝爾獎,但在其他情況下,它可能會長達40年。對諾貝爾獎委員會,他補充說:“這一成果是物理學中的一個里程碑,值得致以最崇高的敬意。”
對于用“上帝粒子”來稱呼希格斯玻色子,魯比亞說:“創(chuàng)造了這一表達的物理學家利昂·萊德曼具有獨特的幽默感,我們應該用同樣的幽默感來使用這個稱呼。”
喬治·斯穆特:今天的發(fā)現(xiàn)彌補了缺憾
由于發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性而分享了2006年諾貝爾物理學獎的喬治·斯穆特表示,今天的發(fā)現(xiàn)彌補了缺憾。
他說:“一年前,我是不支持尋找額外解決方案的主要理論家。”他現(xiàn)在想道歉。斯穆特指出,目前得到的結(jié)果已經(jīng)有非常高的置信度,盡管額外的實驗可以進一步提高它。他說:“我們現(xiàn)在處于這樣的情況,我們可能被與實驗誤差同樣多的概念性錯誤所誤導。”
斯穆特認為,粒子物理的研究結(jié)果可以應用到宇宙學上。他說:“當我是一個年輕人,像你們的年齡一樣時,我們開始相信大爆炸是正確的模型。我想粒子物理學與宇宙學是密切相聯(lián)的,它是解釋通脹、重子不對稱性、暗物質(zhì)、宇宙加速膨脹等難題的一個需要。粒子物理學對宇宙學有真正和直接的影響。你不能將它們分開。”
馬丁努斯·韋爾特曼:對我而言這個結(jié)果有點令人“掃興”
馬丁努斯·J·G·韋爾特曼因闡明物理學中電弱相互作用的量子結(jié)構(gòu)而獲得1999年度諾貝爾物理學獎,對于歐核中心的最新研究成果,他似乎沒有其他人那么興奮。他說:“對我而言這個結(jié)果有點令人‘掃興’。我能說什么呢?”在希格斯粒子的結(jié)果被證實前,他認為似乎已沒有什么別的可做。
在視頻連線中,歐洲核子研究中心的約翰·埃利斯表示,他希望超對稱,即理論上基本粒子的影子世界能得到最終確認。他說:“今天的結(jié)果離通過大型強子對撞機發(fā)現(xiàn)超對稱還很遠。”在超對稱中,可能一共有5個希格斯玻色子存在。當大型強子對撞機經(jīng)過維修以更高的能量運行時,產(chǎn)生或打破超對稱將變?yōu)榭赡堋?/p>