【文匯網訊】據人民日報報道，7月18日下午，記者一行如約走進中科院高能物理研究所陳和生院士辦公室，就歐洲核子中心近日發佈尋找希格斯玻色子最新進展進行專題採訪。作為歐洲核子中心大型強子對撞機實驗CMS和ATLAS物理研究的首席科學家，陳和生一直致力於相關科研實驗和組織協調，工作異常繁忙。實際上，這是他就此專題第一次接受媒體採訪。
中國科學家全程參與
「希格斯玻色子提出於1964年，其動機是為了自洽地賦予其他基本粒子以質量。它是粒子物理標準模型迄今尚未得到驗證的關鍵一環，而後者自上世紀70年代建立以來，已經成為人類認知亞原子核尺度微觀世界的成功理論，相關工作多次獲得諾貝爾物理學獎。」北京大學技術物理系高能物理實驗組副教授李強解釋了尋找這個粒子的動機。「但是，問題在於，希格斯提出的假定中，只表明這個粒子是存在的，但並沒有預言質量究竟是多少，因此尋找這個粒子已經花費很多年了。」陳院士解釋為何希格斯玻色子這般難找。
那麼，中國科學家是從何時開始參與到這個項目中的呢?「就這個粒子的探索過程而言，中國科學家是全程參與者。」陳院士這樣回答，「在不同的階段，中國科學家參與探測器的硬件建設和實驗數據分析以及物理研究，總人數接近100人。」在中國科技部、中國科學院、中國國家自然科學基金委員會三家聯合支持下，中科院高能物理研究所從一開始就參與了探測器的設計和建造，並協同來自北京大學、中國科技大學、山東大學、南京大學的中國科學家們在儀器研製、設備調試、數據分析等方面作出了重要貢獻，在歐洲核子中心贏得了良好的國家聲譽。
據悉，在實驗過程中，萬億次以上對撞才能產生一個希格斯玻色子，並且這種粒子壽命十分短暫，因此，尋找該粒子最主要的過程是「抓住」希格斯玻色子衰變產生的光子。中國組在這次尋找的過程中，特別是在用多變量分析方法區分信號與本底、提高希格斯玻色子尋找的靈敏度方面，提出了一項非常重要的方案，比去年採用美國組方法的靈敏度要高3%，大大提高了整個團隊的工作效率。此外，CMS實驗這次尋找希格斯玻色子的數據分析最後綜合以及合作組內部報告是由一名30來歲的中國人完成的，他是中國高能物理研究所培養的青年物理學家。
中國製造問鼎歐洲核子中心
除了在後期分析時中國人承擔了舉足輕重的角色之外，在探測器的建設階段，中國也做了不小的貢獻。如CMS探測器，總量為12500噸，中國承擔了其上1/3的端蓋以及部分桶部μ探測器陰極條室和阻性板室的研製測試等任務。歐洲核子中心對中國製造的儀器評價很高。「我們做的一些設備得了金獎，質量是過硬的。同類探測器運行到現在，我們研製的性能最好。」陳院士在提起這些儀器時十分驕傲。
在探測器建設中，中國加強了同世界各國的合作，獲取了共享資源。通過這些國際合作，我國也加強了國內隊伍的合作，發展了自己的技術。如中國科學院上海硅酸鹽研究所製造的鎢酸鉛晶體是重要貢獻之一，「這是國際上頂尖的技術，中科院上海硅酸鹽研究所在這個領域上非常有經驗，完成了這項非常有挑戰性的任務。並且，通過國際合作，我們承擔探測器的建設，這些技術也用到了我們國內應用中。」
那麼中國是否會繼續參與國際項目呢?「我們將會繼續參加粒子物理領域的國際合作，外界對中國的期望也很高。但是我們現在想做的是繼續努力完成自己領土上的實驗。」陳院士對中科院高能物理研究所未來方向如是作答。自上世紀70年代周總理批示中科院高能物理研究所成立以來，這裡的科學家們承擔了北京正負電子對撞機等多個大科學裝置的建造，成功組織了北京譜儀實驗、大亞灣中微子實驗等「以我為主」的大型實驗，並參與了多項高能物理科學前沿的國際合作，在國內外均深受好評。
那麼，近期歐洲核子研究中心發現的新粒子是否是尋覓已久的「上帝粒子」呢?CMS實驗組的發言人喬·因坎迪拉代表在7月4日的發佈會上稱發現了疑似「上帝粒子」的新粒子，並表示：「這是一個初步的結果，但我們認為這個結果非常有力。」據稱，此次發現的新粒子能量在125至126千兆電子伏特左右，這意味著該粒子的質量是質子的125至126倍。
新粒子的質量已經確定，而且在統計學上有極高的確定性。那麼，為何不敢確認這就是最終的希格斯玻色子呢?「我們看到的是類似粒子，這是因為這個粒子的信號太弱，1萬億中才一個，目前得到的數目太少。並且，這個粒子是否就是希格斯教授提出來的那種，還需要大量的驗證。現在有一種模型是『超對稱模型』，該模型中也有一種希格斯玻色子，但其性質與『標準模型』中的希格斯玻色子的性質並不相同。這兩種粒子的性質不同，衰變也不同。因此，對這次發現的新粒子究竟是哪一種粒子還需要多年的驗證。」陳院士對記者發表了個人看法，「目前需要增加統計性，看到更多的粒子。預計在今年年底，這一結果可以出來。至於究竟是什麼粒子，還需要更長時間，甚至於還要再造一個加速器。我認為，只要它是一個新的粒子，那麼就是很大的突破。」據瞭解，歐洲核子研究中心目前已經計劃對加速器進行進一步改造。
熱議「上帝粒子」
「在希格斯玻色子之後是一個廣闊的世界，等待著新一代科研人員的探索和發現。對我來說，這證實了我在48年前做過的一些事情。我從沒想到在我有生之年能夠看到這一切，真是難以置信。」
——英國愛丁堡大學教授 彼得·希格斯
「超級LHC有望大大延伸新的物理學所能達到的邊界，同時讓我們進行一些更加精準的測量實驗，例如，釐清暗物質的屬性等。」
——ATLAS探測器的負責人、英國利物浦大學 菲爾·奧爾波特
「這個重要的發現應該能為希格斯贏得諾貝爾獎」
——英國劍橋大學教授 史蒂芬·霍金
「謝謝你，大自然!」
——瑞士日內瓦召開發佈會女發言人
「沒有基礎科學，就沒有應用科學，也就沒有服務於我們生活的各種新技術和新產品。現在還無法預料新粒子的研究將來會有什麼實際用途，但它無疑會深化人類對物質本質的理解，為科學技術的持續發展開拓新的前景。找到新粒子絕不是實驗的終止，而是新的開端，今後的工作將更多、更艱巨，意義也更深遠。大型強子對撞機將繼續運行20年以上，科研人員會通過不懈努力，爭取在探索未知世界的漫長旅程中取得更多成果。」
——北京大學物理學院教授 錢思進
「希格斯粒子是一種理論上預言的能解釋其他粒子質量起源的新粒子。」
——中科院高能物理研究所研究員、CMS中國組負責人 陳國明
「如果最終確認為『上帝粒子』，那麼這將是人類探索自然過程中的一大步，使我們能站在一個新的高度，思考我們身處的這個宇宙。」「從科學意義上講，發現『上帝粒子』比人類登上月球更重要。」
——中國科學技術大學教授 劉衍文
希格斯玻色子
希格斯玻色子是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子，也是標準模型中最後一種未被發現的粒子。希格斯機制及粒子物理的標準模型，是有效描述那個世界的基本法則，是宏觀世界相關物理現象的內在原因。該理論最早是在1964年由6位物理學家共同提出來的，其中就包括英國愛丁堡的皮特·希格斯教授。他們當時提出這一粒子的目的就是為了解釋為何其它粒子會擁有質量。「上帝粒子」是1988年諾貝爾物理學獎獲得者萊德曼對希格斯玻色子的別稱。根據這一理論，在宇宙大爆炸之後，一種看不見的力，即希格斯場和與之相對應的粒子——希格斯玻色子一同形成，正是這個場賦予其它基本粒子以質量的屬性。
7月4日歐洲核子研究中心召開發佈會，公佈其尋找希格斯玻色子的最新進展。據稱，歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的兩個獨立的實驗ATLAS和CMS都在近5標準差的統計顯著度上觀察到一種質量為125GeV的新粒子。在統計和系統誤差範圍內,在不同的搜索渠道中得到的結果與標準模型希格斯玻色子的預期一致。然而,還需要更多的數據去測量該粒子的特性,如不同衰變道 (γγ, ZZ, WW, bb 和 ττ) 中的衰變率,和最終該粒子的自旋和宇稱,從而認定它確實是標準模型希格斯玻色子,還是超出標準模型的新物理的產物。到 2012 年底,預期將收集到的數據樣本總量會翻 3 倍多,由此將進一步探索這種新粒子的本性。如果此 125GeV 新粒子確實是標準模型希格斯玻色子,它的特性和對標準模型的影響將被仔細地研究。如果它不是標準模型希格斯玻色子,CMS 將探索其中隱含的新物理的本質,那可能包括 LHC 上可能觀察到的其他新粒子。 | 
