希格斯玻色子：也许我不是天使

２００１年１２月，欧洲核子研究中心的科学家在进行了为
期一年的数据分析后，公布了对该中心大型正负电子对撞机关闭
前最后５年为寻找希格斯玻色子而进行的大量实验的结果：没有
发现希格斯玻色子存在的证据。

　　追求完美无疑是人类的天性之一。就好比我每每重装电脑时
总是要从ＦＤＩＳＫ做起，尽管大多时候ＦＯＲＭＡＴ完全可以
解决问题，但总觉得这样颇不完美，累且繁复一点成为追求完美
的代价在我看来完全值得。当然，这个例子似乎并非“人类追求
完美”的强力明证，但似乎还有点逻辑价值。一千个人所追求的
完美可能远远超过一千种形式，但在数千年研究积累之下，如今
大多数的粒子物理学家们对于完美的追求已经变的单一了，那就
是——验证希格斯玻色子的存在。

　　粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来，
人类在对物质本质的研究领域已经走到了这一步，那就是一旦验
证了希格斯玻色子的存在，物质构成之谜的神秘面纱就伸手可及！
有了希格斯玻色子，统一理论就完全成立了，将有更多的世间万
象因此而被认知，科学的世界也就毫无疑问的更加完美。有人因
此将希格斯玻色子比做粒子物理学领域的“圣杯”，然而在我看
来，它更像是促成人类追求完美的天使。

　　还是让我们具体的看看，希格斯玻色子究竟是个什么样的东
东。

　　人们已经发现，自然界中物体之间千差万别的相互作用，可
以简单的划分为四种力：即引力、电磁力、维持原子核的强作用
力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的广义相对论解决了
重力的问题之后，人们很自然的开始尝试建立一个统一的模型，
以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子。准确的说，这一假
设模型被称为标准模型，它把基本粒子（构成物质的亚原子结构）
分成三大类：夸克、轻子与玻色子。不用去管这个理论多么复杂，
我们需要知道的只是借助于这一理论使得物理学家们眼中的世界
变得简单起来：夸克借助于强作用力结合起来，由此产生出质子
和中子；这两种粒子再形成原子核。而属于轻子家族的电子则绕
着原子核旋转，从而形成完整的原子结构。其他已知的亚原子粒
子，要么可归入轻子家族，要么是不同的夸克组成的。

　　标准模型的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共
同的“家园”，而且尤其让人陶醉的是，在这个模型中不同粒子
的性质大体上都可以用具有数学对称性的定律来决定，非常之完
美。然而，这种完美有个致命的缺陷，那就是该模型预测出的粒
子没有任何差别并且质量都为零。于是，物理学家们开始了并不
陌生的修补理论大厦的工作，他们假定了希格斯场的存在。进一
步，由于任何已知的场都有与之相关的粒子，因此假设前进一步
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。
　　　　
　　　　　　　　　　　希格斯玻色子真的存在吗　

　　换个角度，让我们从假设的结论出发追溯回去似乎更容易理
解。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等
形成质量的基础。其它粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游
弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。而后所有的粒子在
除引力外的另三种力的框架中相互作用，统一于标准模型之下，
构筑成大千世界。标准模型预言了６２种基本粒子的存在，这些
粒子几乎都已被实验所证实，希格斯玻色子是最后一种未被发现
的基本粒子。

　　其实科学家们的完美在进入本世纪的时候几乎就要实现：２
０００年９月，欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机（ＬＥＰ）
研究项目的科学家介绍说，他们在实验中发现了一些表明希格斯
玻色子存在的迹象。天使似乎终于露出了她的微笑，然而可惜的
是，天使的笑容并非如同蒙娜丽莎般永恒。当人们为欧洲核子研
究中心的科学家们更确切的证据翘首期待一年之后，等来的却是
相反的结果：科学家们没有发现希格斯玻色子存在的证据。如果
说有发现的话，那只是去年“发现希格斯玻色子存在迹象”的实
验数据分析错误。

　　由于现有理论估计希格斯玻色子的质量可能为８０吉电子伏，
但欧洲核子中心利用ＬＥＰ在１１５吉电子伏的能量水平上依然
没有找到希格斯玻色子，因此许多科学家对这一结果感到十分失
望。在这一结论的基础上，科学家们预计希格斯玻色子存在的可
能性仅剩下３０％，如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说：
“我们失去了大部分的狩猎场”。不过，美梦依然有成真的概率，
毕竟还剩下３０％。对于科学而言，哪怕是０．０１％的可能都
完全可以铸就一幢新的理论大厦。只是，我们这里的希望是为了
挽救标准模型这座大厦而已。
　　　　
　　　　　　　　　　　LEP帮助科学家寻找希格斯玻色子
　
　　其实，标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前，就
有人针对标准模型的缺陷提出了新的理论，即超对称理论，甚而
有之，还有人提出了条件更为宽泛的弦理论。而即使标准模型成
立，由于其不能将引力纳入其体系之中也不能满足一些科学家对
完美的追求，他们认为宇宙不可能由两种毫不相干的理论统辖。
所以，希格斯玻色子这一天使即便是降临人世，也应该不会成为
人们追求完美世界的终结。

　　或许，不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在；或许，
不久人们将发现其它现有理论模型更加精确并找到另外的天使；
或许，人们终将推翻所有现有假设建立全新的理论模型并最终得
到验证；或许，人们在得到验证的结果后又发现人类认知的世界
被引入全新的领域；或许……无论如何，我们需要的其实并不是
天使，只是一个合理的存在。

　　《新科学家》杂志特意为没有发现希格斯玻色子存在证据加
了编者按，题目为：“保持虔诚：或许上帝粒子并不存在，但探
险只是将将开始。”当然，我们确信，这里的虔诚是指：对科学
的态度。