1964年,英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在,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。有些科学家认为,尽管希格斯玻色子很小,但其或许并非最小的粒子,宇宙中可能还存在着其他更小的粒子,是这些粒子组成了玻色子。最近也有研究表明,这些被称为“技夸克(techni-quarks)”的粒子很有可能潜伏在宇宙中。
丹麦南丹麦大学的粒子物理学家托马斯·瑞特弗4月2日对美国趣味科学网站表示,要想找到这些组成希格斯玻色子的粒子,我们需要对目前世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)进行升级或者研制下一代粒子对撞机才行。“经过仔细梳理,我们找出了几个理论,可用来解释希格斯粒子和希格斯机制。”
2012年,科学家们在LHC内发现了希格斯玻色子的“踪迹”,这一重大发现也促使研究希格斯理论的希格斯和比利时科学家弗兰西斯·恩格勒摘得2013年诺贝尔物理学奖的桂冠。
天然存在的问题
即使希格斯这样的基本粒子也有一个未解之谜。
科学家们借用这一粒子来解释为什么组成物质的基本粒子(比如夸克和电子等)拥有质量。然而,物理学研究表明,当在量子水平上观察时,真空并非空无一物,而是充满了起伏不定的“虚粒子”,虚粒子对不断产生并快速湮灭。
瑞特弗解释道,当希格斯粒子通过真空时,它们应该会同所有的虚粒子相互作用,并在此过程中,让其质量增加到很大值,大约为其在LHC内测量质量的1017,因此,希格斯粒子此时的质量应该能与普朗克质量(约等于2.18×10-8千克)相当。瑞特弗说:“问题在于,为什么希格斯粒子的测量质量比普朗克质量少这么多呢?这真是个问题。”