上帝粒子雙雄奪物理獎． 解釋粒子質量之謎 助尋宇宙起源

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　（瑞典‧斯德哥爾摩9日綜合電）2013年諾貝爾物理學獎得主週二揭曉，一如各界預測，由提出“上帝粒子”理論的學者，英國物理學家希格斯及比利時學者恩格勒特共同拿下。

　他們的理論解釋了形成宇宙的所有物質質量來源，得獎眾望所歸。此理論最近也獲歐洲核子研究中心（CERN）團隊的大強子對撞機實驗證實確實存在。

　“上帝粒子”全名為“希格斯玻色子”（Higgs boson），是粒子物理學“標準模型”（Standard Model）中最后一種未被發現的粒子。現行粒子物理學的“標準模型”理論認為它是所有物質的質量之源，是促成宇宙形成的重要粒子。

　“標準模型”是描述組成宇宙萬物的基本粒子的一套理論。在標準模型里，宇宙由62種不可再分的基本粒子構成，通過強力、弱力及電磁力這3種基本作用力組合成各種復合粒子，進而構成物質世界。

　然而在標準模型建立過程中，有一個問題一直困擾著科學家：按照標準模型理論，基本粒子沒有質量，但實驗結果卻清楚表明，除了光子以外的基本粒子都是有質量的。

1964年提出理論

　科學家一直都想瞭解物質的質量從何而來。81歲的恩格勒特和84歲的希格斯于1964年，分別提出化解這問題的理論，指如果存在一種打破對稱性的量子場，就可以不牴觸規範場論。

　這種場后人稱為希格斯場（Higgs field），能與某些基本粒子交互作用，粒子通過希格斯場時，會獲得質量。這種交互作用的一個必然副產品，就是“希格斯玻色子”。

　研究者認為，整個宇宙都是由這種粒子構成，它塑造行星，星星和一切東西，若沒有它，人類及宇宙中其他所有相連的原子不會存在，因此這項發現被譽為上世紀最重大的科學成就。

　由于這涉及質量從無到有的過程，甚有上帝創世意味，坊間俗稱它為“上帝粒子”。

粒子交互產生質量

希格斯理論提出，在宇宙誕生的最初並沒有希格斯粒子的存在，其他各種基本粒子都如光子一般，以光速橫衝直撞。宇宙誕生十幾秒后，希格斯粒子誕生，形成希格斯場。

　除了光子，其他基本粒子與希格斯粒子發生碰撞后，就如同輕巧的棉花吸飽水分一般，獲得質量，而速度就慢下來了。

　慢下來的基本粒子“夸克”（quark）在強相互作用下，抱團組成質子、中子等粒子，質子和中子又組成原子核，原子核與電子在電磁力作用下又形成原子，原子構成分子，由此形成我們所見到的大千世界，所以希格斯粒子是物質質量的根源。

　如果沒有希格斯粒子，其他基本粒子就會仍然以光速運行，不能聚合一起，宇宙將仍然是一鍋沸騰的基本粒子湯，根本不能組成物質，生命也無從談起。

6000人參與實驗
證實上帝粒子存在

希格斯色子最初只屬理論推測，從未觀測到，尋找到它就能證實“標準模型”是基本正確，但因希格斯粒子極難製造出來，出現后又會稍瞬即逝，找了幾十年仍一無所獲。

　為尋找“上帝粒子”，歐洲核子研究組織（CERN）花了100億美元（約320億令吉），在瑞士和法國邊境地下27公里處建造世界最大的粒子對撞器“大型強子對撞機”（Large Hadron Collider，LHC），由6000名科學家參與研究，將粒子加速對撞製造出“小型宇宙大爆炸”，從中產生許多粒子，去年7月終宣佈發現“上帝粒子”蹤跡。

　香港科技大學高等研究院院長戴自海形容，人類史上未試過這么多人做同一個研究，過去二三十年物理學界已知標準模型大概正確，就只差希格斯粒子的存在未證實，如果找不到，標準模型也不知如何修正。

　台灣台大、中央大學和中央研究院組成的團隊曾于2000年參與大強子對撞機實驗，主要負責建造偵測器和計算、分析數據。參與教授、中大物理學系特聘教授張元翰週二說，希格斯獲獎讓他覺得與有榮焉，也證實希格斯有先見之明。