上帝粒子是什么?霍金预言上帝粒子将毁灭地球。希格斯玻色子也被称为上帝粒子,科学家们一直在试图寻找这一神秘粒子,不过著名天体物理学家霍金警告称,上帝粒子有可能成为毁灭地球的罪魁祸首,人类最好还是离他们远一点。
希格斯波色子大约是电子的1260亿倍,或是质子的126倍。这正好是正好能维持宇宙在不稳定边缘的质量,但物理学家表示这个脆弱的平衡终究会被打破,造成宇宙的不稳定。这个结论产称了希格斯力场。
Lykken说"希格斯力场诞生于宇宙的起源,从那时候起便一直以他自行的能量存在至今。"物理学家相信它正在缓慢的变化,为了到达力场强度和能量需求的终极平衡。
来自希格斯波色子的发现地,欧洲核子研究组织的理论物理学家Gian Giudice在10月的一场TED演说中表示"如同物质可以以液态及固态存在一样,充满空间-时间的物质也可能以两种型态存在。现在希格斯力场正处于它位能的最低点。
转化成另外一个型态所需要的巨型能量就好比攀上一座高山。假如希格斯力场越过了那个山头,有些物理学家认为另一端就是宇宙的毁灭。
另外还有一种不幸的量子波动,或者说是能量上的转变,可能产生"量子穿隧效应"(quantum tunneling )。Lykken说"与其爬上那座高山,量子穿隧效应有可能让希格斯力场直接穿越那座山,进到一个更低的能量低谷。这个量子波动有会在银河系间的真空区域发生,并且产生所谓的泡泡。
霍金在它的新书里是这样描述希格斯末日的"希格斯的位能有个令人担忧的地方便是当它的能量超越一千亿个十亿伏特时,它有可能会成为一个亚稳的状态。这代表宇宙有可能会遭遇一个灾难性的真空衰退。处于真空状态中的泡泡会以光速四散。这可能发生在任何时间,而我们无法预知。"
Giudice在它的TED演讲里说到”在泡泡里的希格斯力场会比普通的力场还强,而且处于比其环境还要低的能量位阶。尽管泡泡里的力场只比普通的还要强一些,它仍然能够压缩原子,并且使原子核衰竭,另氢原子成为宇宙中唯一的存在。"
Lykken说"但是,藉由一个包含了希格斯粒子的质量的计算,研究者发现这个泡泡中的力场强度会非常的高,并且会以光速在空间-时间里四散。这个力场的散播无法阻挡,并且会摧毁已知宇宙里的一切。我们正处于宇宙可以存在很久,但他终究会毁灭的悬崖上。没有任何我们已知的原理会把我们逼到这个边界上。
Lykken说"有可能所有的时空都在这个如利刃般的边缘上处于稳定与不稳定的宇宙之间,也有可能我们的计算出了错误。如果计算是错的,那一定是在一个科学家还没发现的基本物理理论上出了错误。一种可能是暗物质的存在。暗物质是一种隐形的物质,物理学家相信它组成了27%的宇宙。研究暗物质是如和与宇宙其他物质作用有机会能让物理学家发现未知的物质和物理规则。
另外一种可能是所谓的"超对称理论"(supersymmetry)。在标准模型中,每个物质都有一个对应的反物质。但超对称理论却说所有物质还有另外一个"超对称"的物质。Lykken说"超物质的存在有可能可以帮助稳定整个宇宙。我们发现希格斯波色子,已经是一个不小的发现了,但我们仍然需要尝试去了解它的作用还有所有随之而来的疑问。"Lykken在它的课堂最后说"这很可能只是故事的开头,而我跟 你们说的不过是故事可能发展的几个方向,但我认为很有可能会有一个没有任何人想到过的意外性的发展。"
中微子有何奇特之处?
它们是具有非常奇怪特性的基本粒子,它们几乎不会与物质发生相互作用,这使得确定它们的存在变得异常困难。每秒钟有上万亿颗中微子经过你的身体,但在你的一生之中,这些中微子可能只有25%的机会与体内原子发生相互作用。
中微子从何而来?
有些中微子来自太阳,其它的则是宇宙射线撞击原子时在上层大气层里产生的。此外还有地球内部放射性元素衰变时产生的反中微子。每天经过地球的大部分中微子来自这三种情况。但科学家们还对探测来自更遥远的中微子——宇宙中微子非常感兴趣。
宇宙中微子有何特别之处?
宇宙里某些非常暴力的现象会产生中微子。因此宇宙中微子使得我们能够探索某些非常基本的问题。然而,到目前为止科学家们只检测到两批中微子。第一批来自超新星1987A,后者在银河系卫星星系里爆炸。近期,南极洲冰立方中微子观测台报告发现了28个能量中微子,几乎可以肯定它们的起源来自宇宙。
冰立方的检测有多重要?
它标志着中微子天文学的开始。天文学并不像其他科学,我们不会在显微镜下努力寻找“猎物”或者在实验室里分析它。我们必须依赖来自遥远源头的微弱的光。到目前为止,我们只探索了电磁波谱,目前我们只知道另外两个潜在的宇宙信使,一个是引力波——目前尚未直接监测到,另一个是宇宙中微子。
冰立方的科学家们是否知道他们观测到的中微子的精确起源?
目前还没有。但是两个潜在的起源是位于星系中央的超大质量黑洞和伽马射线爆发,后者很可能是巨大质量恒星死亡时产生的。
宇宙中微子还揭示了什么其它信息?
宇宙大爆炸后数秒的时间内应该产生了中微子。利用现存的天文学我们只能够回顾到宇宙大爆炸后38万年。如果我们能够监测到这些“遗物”中微子,我们将能一窥宇宙出生后数秒的情景。问题在于它们现在能量非常低,因此导致监测它们的存在变得极其困难。目前的检测器敏感度远远不够,无法观测到它们。
中微子是否能像希格斯玻色子一样吸引公众的注意?
希格斯玻色子是个很棒的故事,但中微子使得我们能够探测某些意义深远的问题,我认为这使得它们变得更加有趣,它们理应站在舞台的中心受到关注。