希格斯粒子 上帝粒子发现之旅

希格斯粒子是基本粒子界的明星，因为发现了希格斯粒子，欧洲核子研究中心成为全球关注的焦点。希格斯粒子是什么？为什么希格斯粒子这么重要？欧洲核子研究中心是做什么的？一本小书帮你解惑。
《希格斯粒子：上帝粒子发现之旅》（“微百科系列·第二季”）一书讲述了粒子物理学发展过程中扣人心弦的故事，从古希腊的原子论提出者、在寻找希格斯粒子过程中做出重要贡献的人，到欧洲核子研究中心——现代具竞争力的科研单位之一，以及它在寻找希格斯粒子过程中做出的贡献。《希格斯粒子：上帝粒子发现之旅》通过讲解大型强子对撞机的建造过程，将科研进展和欧洲核子研究中心的发展结合在一起，揭示了粒子物理学如何从傲娇的天才领域发展成为当今全世界共同攻克的重要方向。

詹姆斯·吉利斯（James Gillies），欧洲核子研究中心战略规划与评估部门的成员，欧洲核子研究中心专业科学作家。

1爆炸性新闻
2原子
3浴火重生
4新实验室的诞生
5大型机器的问世
6理论背景
7新生事物
8从“十一月革命”到W粒子和Z粒子
9希格斯粒子的竞赛
10超级对撞机！
11实用性何在？
后记下一个成果将是什么？
拓展阅读

     2012年6月15日 电话铃响时，正好是下午三点。我正在花园里寻找我几个月前种下的蔬菜。电话另一端传来声音：“我刚才看到的并没有消失。”那是奥斯汀·鲍尔，他是我在欧洲核子研究中心做大型电子正子加速器（OPAL）实验时的老朋友。欧洲核子研究中心是一所位于日内瓦附近的欧洲粒子物理学实验室。那天一大早，他就看到了探索希格斯粒子的实验结果。当操作大型强子对撞机（LHC）的物理学家第一次看到实验结果时，他就在现场，所有人都看到了这让人心跳加速的一幕。 这样的情况少之又少：一名科学家，或一屋子科学家，可能是第一个或第一批发现一些对人类来说接近陌生的事物的人。我真想待在那个房间里——但20年前，我放弃了自己的研究工作，加入了欧洲核子研究中心的公共通信团队。在给我打电话之前，奥斯汀仔细考虑了很久，他有着充分的理由：在实验人员接近确定他们已准备好公布之前，近期新的实验结果是严格保密的。能得到如此信任并被带入这个享有特权的核心圈子，我感到无比荣幸。现在，我发誓保守秘密，我也知道我们有工作要做。我们必须为这个实验室历史上最重要的新闻发布做好准备。我们必须谨言慎行。 大型强子对撞机是欧洲核子研究中心的旗舰研究仪器。大约四年前，它因各种原因而遭人非议。作为世界上优选的科学探究仪器，它的价格也与之相当，并且作为100多个国家、数千名科学家和工程师的全球合作项目的主办方，接近掳获了公众的注意力。对许多人而言，欧洲核子研究中心对我们所居住的奇怪而奇妙的宇宙的探索，代表了人类真正的精神力量，即当人类抛开分歧，努力实现一个共同目标时人类所拥有的团结协作模式。然而，对另一部分人而言，这是不负责任且危险的，甚至让人联想到《圣经》中巴别塔的故事：一种对神的傲慢和冒犯。 不管人们怎么想，最终的结果是全世界的眼睛都盯着欧洲核子研究中心。对这一特别结果的公布，并未放在实验室的主礼堂内向一群作为定制观众的物理学家平静地进行，而是将其置于更大的场面中公布。 粒子物理学研究的时间跨度很长。大型强子对撞机的设想始于20世纪70年代末，其主要研究目标甚至可以追溯到1964年。那一年，罗伯特·布劳特、弗朗索瓦·恩格勒在《物理评论快报》杂志上合作发表论文，同时，彼得·希格斯也独立发表了一篇论文，他们都提出了一种给基本粒子以质量的机制。为何要关心这个问题呢？因为我们自身，以及我们在宇宙中所看到的一切，都是由基本粒子构成的，没有质量，这些粒子就无法形成任何固体。换句话说，我们将不存在。 从20世纪60年代初开始，对质量的解释被列为基础物理学中最紧迫的谜题之一，几乎要花费半个世纪的时间才能解开。所幸，物理学家通常都很有耐心。任何实验若要提供实验证据来证实布劳特、恩格勒和希格斯的想法，在此以前至少需要十年的理论工作。直到几十年后，才能靠科学技术制造出最终解开谜团的仪器。大型强子对撞机的研发始于20世纪80年代中期，而实验则始于20世纪90年代初。该项目在1996年得到全面批准，不久之后就开始施工。到2008年，这台机器已准备就绪。同年9月10日，在全世界媒体的关注下，粒子束开始了第一次循环。这是欧洲核子研究中心激动人心的一天。“又是在办公室的一天，嗯？”大型强子对撞机项目负责人林恩·埃文斯在我下班回家的路上问我。但这种喜悦是短暂的。仅仅9天之后，大型强子对撞机就遭遇了一次故障：一次氦气泄漏导致机器大面积损坏，之后花了1年时间才得以修复。与此同时，在美国的费米国家加速器实验室里另一台非凡的粒子对撞机——万亿电子伏加速器，于1985年首次启动便声名大振，现在正准备进行最后一次努力，以期发现希格斯粒子。发现希格斯粒子将证实布劳特、恩格勒和希格斯的观点是正确的。比赛开始了。 P2-4