諾獎得主對于宇宙起源的研究:大爆炸后的純能量是如何轉化成物質的?

天空之城 2022/08/21 檢舉 我要評論

最近幾百年人類科技取得了突飛猛進的發展,徹底改變了我們對宇宙的傳統認知,我們也開始探索關于宇宙的一些終極奧秘,比如說宇宙的起源,宇宙萬物是如何形成的?我們到底來自哪里?

宇宙大爆炸理論告訴我們,宇宙誕生于虛無,世界空無一物,一切的一切都源自宇宙大爆炸。但是宇宙大爆炸之后是純能量,純能量是如何演變為如今我們看到的各種物質呢?

哲學上來講,沒有任何理論能完美詮釋物質到底是如何出現的,因為任何理論都會走進死胡同,這不是科學問題。不過這并不妨礙我們盡可能追求事物的本質。

就比如能量是如何形成最基本的粒子的?

答案很可能就在某種神秘的場。關于物質質量的起源問題,目前最具權威的解釋是希格斯機制,這個機制認為,宇宙中不僅僅存在我們每天看到的物質,在空間的每個角落,都充斥著我們看不見的物質,希格斯場。

粒子在運動過程中會與希格斯場發生作用,于是速度變慢成為「重粒子」,在這個過程中獲得了質量。而有一些粒子,比如說光子,并不會與希格斯場發生作用,所以光子沒有靜質量,必須以光速運動。

不過,科學家必須找到希格斯場存在的證據,這就是「希格斯粒子」,也被稱為「上帝粒子」,希格斯粒子就是希格斯場受到擾動后激發產生的粒子,這種粒子很難尋找到,因為它的存在時間很短,我們穿越到138億年前的宇宙大爆炸時刻來尋找這種粒子,或者模擬宇宙大爆炸的環境。

難度當然很大,但科學家們有的是辦法,那就是建造大型粒子對撞機,模擬宇宙大爆炸的強大能量。科學家們無法直接觀測到希格斯粒子,因為它的存在時間太短,瞬間就被分解了。不過通過分解后粒子的運動軌跡,科學家可以間接找到希格斯粒子存在的證據。

終于,在2012年,經過4年的努力科學家終于發現了希格斯粒子的存在,神秘的希格斯場也最終被確認真的存在,最終揭開了宇宙萬物的起源之謎。

而希格斯本人也因此獲得了諾貝爾物理學家,當時的他已經白發蒼蒼,頒獎現場老淚縱橫!

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