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大型强子对撞机实验未找到超对称粒子(组图)
[导读]大型强子对撞机(LHC)的试验结果似乎已经将亚原子粒子理论中的一种最简单版本：超对称理论排除。
暗物质之谜粒子碰撞轨迹大型强子对撞机(LHC)的试验结果似乎已经将亚原子粒子理论中的一种最简单版本：超对称理论排除。研究人员在试验中未能找到所谓的“超对称”粒子。日本粒子物理学家宮沢弘成最早于1966年首次提出超对称理论，当时是为了补充标准模型中的一些漏洞。它描述了费米子和玻色子之间的对称性，认为每种费米子都应有一种玻色子与之配对，反之亦然。一旦被证实，它将有助于统一自然界的基本作用力，并帮助解释宇宙中存在的暗物质问题。而现在，从事这项工作的物理学家们告诉BBC记者说，物理学界今后可能需要重新构建一套全新的理论。有关的数据已经被提交正在印度孟买举行的国际轻子和光子国际会议。这项实验是在LHCb设备上进行的，这一设备是安装在瑞士-法国边境的欧洲核子研究中心(CERN)的这台大型对撞机环路中的4台大型探测设备之一。英国利物浦大学的塔拉·希尔斯(Tara Shears)博士是这一设备工作组的发言人，他说：“实验的结果已经将超对称理论置于聚光灯下。”在实验中，物理学家们试图以前所未有的精度观察B介子的衰变情况。如果超对称粒子果真存在，那么B介子的衰变频率将要比它们不存在的情况下高得多。除此之外，如果超对称粒子存在，它们的物质和反物质版本粒子衰变时表现的差异也应当要更大一些。界渴盼了解这项实验的结果，尤其是在美国费米实验室质子—反质子对撞机(Tevatron)得到的结果似乎暗示B介子的衰变确实受到超对称粒子影响的结果之后，科学界就更加需要某种证实或澄清的结果出现。然而，在对数据进行深入分析之后，LHC的科研人员报告他们未能找到任何有关超对称粒子的蛛丝马迹。LHCb实验未能找到超对称粒子存在的间接证据，加上之前LHC的另外两台大型探测器也未能探测到超对称粒子的现实，事实上已经宣布了这种理论的死刑。超对称理论的最简单描述就是，除了我们所熟知的亚原子粒子，还存在超对称粒子，它们和常规的亚原子粒子非常相似，仅有一些细微的特征上的差异。这种理论将帮助我们解释为何宇宙中会存在远比我们能观察到的物质量多得多的“看不见”的物质，即暗物质。根据LHC实验工作组成员，伦敦帝国学院的约旦·纳什(Jordan Nash)教授的说法，实验进行至今，我们应当已经观察到一些超对称粒子的线索了。他说：“我们至今未能找到任何直接或间接的证据证明这一理论，这说明要么我们对这一理论的理解是不全面的，要么它的本质和我们所想还存在差异，再或者就是这种粒子根本就不存在。”说出最后这句话时，纳什教授满脸失望。另外，这一消息的宣布时间对于这一理论的拥护者们而言也简直糟透了，他们正准备本周末在美国芝加哥附近的费米实验室召开超对称理论的年度国际会议。费米实验室的约瑟夫·林肯(Joseph Lykken)，是此次会议的组织者之一，他说他和这一领域的其他专家对于这一结果感到“失望”，另外对于没有邀请他们参与这一实验项目感到失望。他说：“我们的讨论中掺杂了一些忧虑的情绪。”这种忧虑情绪简单来说就是：超对称理论可能从本质上来说就是错误的。他说：“这是一个优美的理论。它可以帮助我们解释暗物质的存在，它可以解释希格斯-波色子的存在，它可以解释宇宙的一些性质。但这一切并不能证明它就是正确的。有可能的情况是：这一理论的整个基本框架都存在严重的缺陷，我们将需要整个推倒重来，试着找出一个新的方向。”在大型强子对撞机(LHC)设施工作的实验物理学家们，如纳什教授和他的同事们，正在将理论物理学家们逼向墙角，迫使他们重新思考他们之前的工作。纳什教授说：“在过去的20多年间，理论物理学家们一直是走在我们实验物理学家前面的。他们会提出一个理论，然后对我们说‘好了，现在你们去做实验看一下这个结果吧!’而这一次我们终于跑到了他们前头，现在轮到他们去抓耳挠腮了!”而紧张的还并不仅仅是研究超对称理论的理论物理学家。与之相似的理论还有很多，只是描述起来更加复杂一些，这些理论暂时还尚未被LHC实验设备排除。根据这些更加复杂的理论模型，这些“超粒子”的发现难度可能更大，或许需要数年时间才能得到结果。有趣的一幕是，当年和超对称理论同时代的一些“陈旧”的理论现在又再一次开始活跃，因为当年压制它们风头的超对称理论现在正面临危机。根据林肯教授的说法，一些年轻的理论物理学家已经开始尝试构建某种全新的理论，因为他们认为超对称理论已经“过时”了。他说：“年轻一辈的理论物理学家们其实非常希望超对称理论是错误的，这样就说明真相还没有被找到，他们就还有机会去找出这一真相，而不是只能面对老一辈物理学家们的成果。”并且这些大胆的年轻人也得到了一些德高望重的老前辈的支持和鼓励。例如乔治·斯穆特(George Smoot)教授，他曾经因为他在宇宙微波背景辐射方面的工作而被授予诺贝尔奖，是目前全世界最受人尊敬的顶尖物理学家之一。他说：“超对称理论是一个极其优美的模型。它拥有对称，非常完美。在欧洲我们已经将其作为一种正确的理论教授了数十年，但是事实上确实并没有任何实验数据来支持它的观点。”
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欧洲大型强子对撞机(LHC)的科学家们表示，之前他们发现的疑似希格斯-波色子信号现在看来正在消减。在本周于印度召开的一次物理学大会上，研究人员们报告了他们的这一最新进展。他们现在已经排除了部分能级范围，从而将可能发现这种...
欧洲核子研究中心在法国和瑞士的边境山区深处修建了巨大的圆形加速器，大型强子对撞机（LHC），建造这样的超级粒子对撞机器就是为了更好地寻找难以捉摸的希格斯玻色子。印度孟买召开的会议上，粒子物理学家宣布对该粒子的存在性表示了怀疑，也就是说，万物质量之源的希格斯玻色子可能并不存在。
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大型强子对撞机疑发现上帝粒子(图)
这是一幅计算机模拟图，显示如果出现一次希格斯事件时，粒子将出现的轨迹模式
　　这幅图显示大型强子对撞机(LHC)紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(CMS)仪器的数据是如何证实或排除希格斯粒子在不同能级水平上的存在的。
紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(CMS)仪器结构示意图，长21米，宽15米，高15米
ATLAS探测设备示意图，长46米，宽25米，高25米，确实是一台超级庞然大物
　　新浪科技讯 北京时间7月27日消息，希格斯-波色子通常又被称为“上帝粒子”，它被认为是万物的“质量之源”，同时也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。物理学界长期以来试图寻找它踪迹的努力皆以失败告终，因此这种行踪诡秘的神秘粒子一直让科学家们为之疯狂。不过现在，来自欧洲大型强子对撞机(LHC)的数据显示，这种一直以来毫无踪迹的“上帝粒子”可能已经被找到了。
　　当然在此之前一直就有这种说法，说美国芝加哥附近的费米加速器已经找到了希格斯-波色子，尽管这种说法一度平息下去，但是最近几个月又一次出现起伏，甚嚣尘上。
　　而这一次的消息则要靠谱的多：欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)的两台希格斯粒子探测仪器在该设备产生的海量数据中同时记录到了疑似信号。尽管谨慎地说，这一信号目前还未能清晰到足以判定此项发现，但是这至少意味着这台耗资超过100亿美元，号称是这颗星球上最庞大复杂，同时也是最昂贵的科学仪器，毕竟正在朝着正确的方向前进。
　　LHC项目ATLAS探测设备设计小组发言人法波拉?托内利(Fabiola Tonelli)告诉英国《卫报》记者说：“我们现在还不能下任何断言，但是毫无疑问的，这非常有趣。”而令人振奋的是，另一台探测设备：紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(Compact Muon Solenoid,CMS)小组也同样报告了探测到疑似信号结果。
　　这两个小组各自独立地于周五在法国召开的欧洲物理学会议上报告了自己的结果，这一会议是物理学界最大型的粒子物理学交流平台之一。ATLAS和CMS小组一直以来都在埋头于LHC对撞设备产生的数以亿万计的数据点阵中，苦苦寻找可能显示希格斯-波色子曾短暂存在的统计学信号。
　　根据此次的最新分析结果，物理学标准模预言的希格斯-波色子类型可能将在大约1400亿电子伏，即140 GeV的能级上出现。
　　考虑到统计学上的严谨性，此次的数据结果还无法支持一项确定的科学发现报告。不过无论如何，两台设备得到这样非常类似的疑似信号是非常令人兴奋的。
　　来自美国费米国家实验室的粒子物理学家唐纳德?林肯(Donald Lincoln)同时也是CMS小组成员，他说：“如果你现在去询问任何一位有名望的物理学家，他们也不能告诉你任何更多的消息，他们只会说这非常非常有趣，而我能告诉你的，就是：这确实非常非常有趣。”
　　但是很显然还有很多科学家对此并不信服。意大利帕多瓦大学的托马索?多里格(Tommaso Dorigo)教授也是CMS小组成员，同时还担任美国费米实验室CDF小组成员。他说他“没有看到任何和希格斯-波色子有关的疑似信号”。几乎和前面所述的相反，他认为此次LHC所使用的能级恰恰给出了理论预言的希格斯粒子最不可能出现的能级。不过大多数物理学家都同意这样一个说法，那就是有关这种神秘粒子究竟是否存在这一终极问题，物理学家们不久之后应当就能给出一个相当明确的答案。
　　如林肯就说：“我讨厌进行具体的预测，但是很显然，考虑到目前的表现和进度，我想希格斯粒子被证实或者被排除的时间应该就会发生在最近几个月或几年内。”
　　寻找希格斯-波色子
　　寻找希格斯-波色子是一项巨大的工程，事实上这也是当初全世界合力建造这台超大型科学设备的主要初衷。
　　LHC设备位于法国-瑞士边境，它拥有一个长达27公里的地下环形隧道。在这个隧道中，粒子会被加速到接近光速并迎面对撞。撞击的结果会由安装在隧道各处的各种专用探测器捕捉并进行数据分析。
　　这种极高能对撞会产生一些极其罕见的物质，但是它们会瞬间衰变成较为常见的亚原子粒子，但是根据仪器记录到的数据，对这些粒子的分布情况，运动方向和速度等数据进行分析，物理学家们能够揭开一系列困扰人类的最基本问题，如宇宙诞生时的状况，暗物质的本质，以及宇宙中可能存在的其它维度。
　　而希格斯-波色子和它附带的希格斯场，则是所有这些困扰人类的“终极问题”中的一个。早在上世纪60年代，英国物理学家彼得?希格斯(Peter Higgs)就和其他科学家合作，预言了这种神秘粒子的存在，这种粒子被视为是自然界粒子质量的来源。
　　长期以来物理学家一直知道有一些组成物质的粒子具有质量，如夸克和轻子，但是也有一些粒子却没有质量，如光子。那么，究竟是什么决定了这两者的不同？
　　针对这个问题，希格斯和他的同事们提出了一种特殊的场，即希格斯场理论。根据这一理论，存在一种类似磁场的“希格斯场”，它对不同粒子施加不同的影响，从而形成了质量为零和质量非零的不同粒子。
　　在粒子物理学中，场这一概念常常会和携带力的粒子相关联，并被归入“波色子”的范畴。而和希格斯场相互作用的粒子则被称为希格斯-波色子。诺贝尔奖获得者莱恩?林德曼(Leon Lederman)为这种粒子取了一个雅号叫“上帝粒子”。这是因为这种粒子在我们对于宇宙的理解中起着核心却微妙的作用。不过希格斯本人和其他很多物理学家痛恨这个名字，因为他们认为这个名字可能会误导或激怒某些人群。
　　如果希格斯-波色子终于被找到，并且并证明其行为方式符合标准模型的预言，那么这将是一个历史性的时刻，证明我们长久以来对于宇宙结构的理解是正确的。但如果希格斯-波色子最终无法找到，或者即使找到，但是其行为不符合标准模型预言，那样的话将更加令人兴奋，因为那样就意味着物理学家们重新面临一个机会，回到一张白纸跟前，重新构思他们有关宇宙最根本运行模式的想法。
　　就现在而言，要预言这样的推倒重来究竟会对科学界或我们的日常生活产生何种影响还为时过早。但是就在大约100年前，我们的社会便经历过这样的一次颠覆性科学思维革命。当时量子理论和相对论被提出来用以解释一些观察到的，用19世纪的经典物理学无论如何也无法解释的新现象。正是那次的科学革命，改变了我们的世界，带来了从原子弹和核电站，从微波炉到激光器的各种发明。所以说，在现在这个阶段，谁能预言后标准模型时代会是怎样的一幅图景呢？
　　有一点需要指出，那就是发现希格斯-波色子的过程可不像是发现新大陆那样是一瞬间的狂喜，而是一个漫长而艰辛的过程。海量的数据需要分析，无数的统计学结果需要过滤，以便找出潜在隐藏的信号。
　　林肯形象的解说：“这就像是在一个大雾天行走于人群之中，然后你睁大眼睛，等待你在人海中认出你要找的那个人的脸的那一刻。”这可能就是21世纪物理学新发现的普遍模式：首先你会注意到一些蛛丝马迹，暗示前方将出现一种有趣的新现象，于是你需要更多的数据来确认自己的发现，最后才是恍然大悟，意识到所有这一切的时候。所以，对于这一似乎预示着曙光的结果，让我们拭目以待。(晨风)
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电话：010-阅读并回答问题&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 布朗运动组成物质的分子永不停息地无规则运动着．分子很小，肉眼不能直接看到，就是在光学显微镜下也看不到它们．那么，怎样知道分子在永不停息地运动呢？&&&&在科学上，物质分子永不停息地运动是由实验来证明的．1827年，英国植物学家布朗（Brownian）在用光学显微镜观察水中悬浮的花粉时，发现花粉颗粒在不停地做无规则运动（如图1）．后来把悬浮微粒的这种运动叫做布朗运动．不只是花粉，对于液体中各种不同的悬浮微粒如藤黄粉、小炭粒…，都可以观察到布朗运动．取一滴稀释了的墨汁在显微镜下观察，同样看到小炭粒在不停地游动着，一会儿向东，一会儿向西，每个小炭粒运动的路线是一条不规则的折线．&&& 那么，布朗运动是怎么产生的呢？在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多分子组成的．液体分子不停地做无规则的运动，不断地撞击悬浮微粒．如同水面上漂浮着一块冰，一群鱼在冰块周围游来游去，不断撞击着冰块一样．某个时刻向左的力量大些，冰块就向左运动；下一时刻向右的力量大些，冰块又向右运动；向前的力量大些，冰块又向前运动，…就这样，冰块一会儿前、后，一会儿左、右地运动着．从显微镜中看到的小颗粒好比冰块，水分子好比鱼群，冰块的运动是鱼群运动引起的．若悬浮的微粒足够小时，受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的．在某一瞬间，微粒在另一个方向受到的撞击作用强，致使微粒又向其它方向运动．这样，就引起了微粒的无规则的布朗运动．科学观察表明：布朗运动永不会停止，且温度越高，花粉微粒越小，布朗运动越剧烈．请回答下列问题：（1）水中悬浮的花粉通过显微镜的物镜所成像是放大（填“放大”或“缩小”）、实像（填“实”或“虚”）．显微镜的物镜、目镜和远视镜（填“近视镜”或“远视镜”）镜片相同．（2）布朗运动和课本中A图（如图2）实验现象（填“A”“B”或“C”），都可表明组成物质的分子在不停地做无规则运动．（3）文中的花粉做布朗运动是指BA．花粉微粒的运动&&&&&&B．花粉分子的运动&&&&&&C．液体分子的运动（4）如图3是花粉做布朗运动时的连线图（即每隔相同时间记录花粉的位置后再连线），它反映出布朗运动是毫无规则的．若A为0时刻花粉的位置、B为第2秒时位置、C为第4秒的位置…依次类推．则第5秒时刻花粉微粒的位置CA．一定在CD线段的中点上B．一定在CD线段上C．可能不在CD线段上．
解：（1）显微镜物镜和目镜都是凸透镜，和远视镜片相同，把标本放在物镜的二倍焦距和一倍焦距之间，这样得到一个放大的实像，那么这个放大的实像正好成在目镜焦点以内，由凸透镜成像规律可知，当u＜f时，成正立放大的虚像；（2）A、说明分子不停的做无规则运动，B、C、说明分子间有引力，所以说与布朗运动相同的是A；（3）布朗运动的主体并不是分子或原子，而是因为分子的无规则运动，使花小颗粒受到撞击而振动；故选B；（4）布朗运动既然是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故选C．故答案为：（1）放大；实；远视镜；（2）A；（3）B；（4）C．（1）分别根据望远镜和显微镜的构造和工作原理去分析：望远镜是由两组透镜组成，物镜成缩小的实像，目镜成放大的虚像；天文望远镜是用来观测太空星体的，星体发出的光到达地球时，已经十分微弱，因此需要用口径较大的物镜来会聚光线；显微镜物镜和目镜都是凸透镜，显微镜的物镜成放大实像，目镜呈放大虚像；（2）布朗运动是由于分子的无规则运动而使花粉小颗粒受到撞击而振动；布朗运动的实质是大量分子做无规则热运动的结果；（3）布朗运动是固体微粒的无规则运动在任意时刻微粒的位置，而不是运动轨迹，而只是按时间间隔依次记录位置的连线．类型：&|&大小：2885K&|&时间：
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鼠标点击拖动蓝色粒子进行移动，同化白色粒子，最终同化黑色粒子。按住鼠标左键可聚集粒子。
提示：黑+白=黑，蓝+白=蓝，蓝+黑=白。蓝色粒子少于黑色粒子时，相互碰撞，黑色粒子反而会同化蓝色粒子。
如何开始：游戏加载完毕点击两次PLAY GAME - 再点击START GAME即可开始游戏
游戏目标：以最快的速度，将所有的粒子同化为蓝色粒子吧！
游戏介绍：
介绍：简单有趣的一款小游戏，移动蓝色粒子到你想到的地方，去吞噬那些白色的粒子，把它们同化，然后去吞噬并同化小股的黑色粒子，最终全部转化成蓝色粒子即可进入新一轮的粒子大碰撞。请本站永久网址，方便下次再玩！也可以进入本站
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