希格斯玻色子预测者荣获 2013 年诺贝尔物理学奖

两位预测粒子如何获得质量的科学家分享了这项享有盛誉的奖项,目前大型强子对撞机实验已证实了该理论

彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒特等待了 48 年,他们的理论才被实验证明,又多等了一年才获得最终的科学认可:诺贝尔奖。

瑞典皇家科学院今天上午宣布,今年的物理学奖将颁给两位科学家,他们在 1964 年预测了一种微小而重要的粒子——希格斯玻色子的存在,当时探测它的技术还远未出现。理论家的远见在 2012 年 7 月 4 日得到了回报,当时世界最大的粒子加速器——位于瑞士日内瓦 CERN 实验室的大型强子对撞机 (LHC) 的研究人员宣布,他们发现了一种与希格斯描述相符的粒子。玻色子是物理学家理解宇宙的核心,负责构成星系、行星和人类的原子质量。

希格斯和恩格勒特是今年获奖的热门人选。事实上,媒体的猜测非常狂热,以至于据报道彼得·希格斯去度假时没有带手机,以躲避喧嚣。“传言说他这周剩下的时间都躲起来了,”诺贝尔委员会成员、瑞典乌普萨拉大学的奥尔加·博特纳在宣布后接受电视采访时说。“由于这个奖项如此受期待,他知道无论如何,如果他获奖,就会有一场新闻风暴,如果他没有获奖,仍然会有一场新闻风暴。”


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虽然诺贝尔委员会不得不通过电子邮件告知希格斯他获奖的消息,但它通过电话联系到了 80 岁的恩格勒特。“你可以想象这当然不是非常令人不快的,”这位比利时科学家在诺贝尔奖宣布活动中说。“我很高兴获得这份认可。”恩格勒特是布鲁塞尔自由大学的名誉教授,他与 2011 年去世的同事罗伯特·布劳特一起预测了希格斯玻色子的存在(诺贝尔奖不追授)。独立地,英国科学家彼得·希格斯(现为爱丁堡大学名誉教授)在同一年得出了相同的预测。

根据该理论,粒子通过与所谓的希格斯场相互作用而获得质量,希格斯场被认为弥漫在空间中,就像游泳者在泳池中移动时会被淋湿一样。场的物理表现形式,即希格斯玻色子,最终被探测到。这一发现使物理学界强烈呼吁诺贝尔奖认可希格斯和恩格勒特。“我很高兴看到这个奖项被颁发,”伊利诺伊州巴塔维亚费米实验室的唐·林肯说,他曾参与 LHC 的 CMS 实验,这是发现该粒子证据的两个探测器之一。“这是一段漫长的旅程,但瑞典皇家科学院做对了,他们等待了 CERN 实验室的科学家证实了这一预测。就我个人而言,我很高兴在这一发现中发挥了微小的作用。”

诺贝尔奖是科学界最高的荣誉。按照传统,物理学奖每年最多颁发给三个人——这项规则禁止委员会认可其他理论家对希格斯玻色子预测的贡献,例如杰拉尔德·古拉尔尼克、汤姆·基布尔和卡尔·哈根,他们于 1964 年在伦敦帝国学院合作,独立预测了一种类似于希格斯机制的粒子质量赋予机制。“瑞典皇家科学院(和诺贝尔遗嘱)的规则不允许更多人被包括在内,这很遗憾,因为有很多杰出的贡献者,”林肯说。

今年的奖项也没有表彰 CERN 的约 6,000 名实验人员,他们帮助发现了希格斯玻色子,尽管诺贝尔委员会在其公告中明显地表扬了 LHC 的成就,公告中认可了希格斯和恩格勒特“在亚原子粒子的质量起源机制的理论发现方面做出的贡献,并且该机制最近已通过 CERN 大型强子对撞机的 ATLAS 和 CMS 实验对预测的基本粒子的发现得到证实。”

霍华德·戈登是长岛布鲁克海文国家实验室的一位物理学家,他参与了 ATLAS 项目,他说他今天“很幸运”能够参加 ATLAS 合作会议,因为他观看了诺贝尔奖的现场公告。“马拉喀什房间里的 300 人都爆发出自发的掌声,祝贺两位理论家,”他在给《大众科学》的电子邮件中写道。

诺贝尔奖的审议过程是保密的,但今年获奖者宣布时间推迟了一个小时,这表明这次情况并非易事。“关于奖项的决定是在宣布的当天做出的,”博特纳说。“所以有讨论,也应该有讨论。今天进行了一次非常好的讨论,我们最终确定了这个奖项。”

有关希格斯粒子发现的更多信息,请查看《大众科学》电子书《希格斯玻色子:寻找上帝粒子》

克拉拉·莫斯科维茨《大众科学》的高级编辑,她在那里报道天文学、太空、物理学和数学。她在《大众科学》工作了十年;此前,她曾在 Space.com 工作。莫斯科维茨曾对火箭发射、航天飞机升空和着陆、亚轨道太空飞行训练、山顶天文台等进行过现场报道。她拥有卫斯理大学的天文学和物理学学士学位以及加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生学位。

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