94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

一名用诗意的语言揭示宇宙秘密的人。一名 94 岁渺小科学家的逝世,引发了人们广泛的哀思。4 月 10 日消息,诺贝尔物理学奖得主、著名物理学家彼得・希格斯(Peter Higgs)于周一去世,享年 94 岁。希格斯因提出希格斯玻色子也被称为「上帝粒子」而闻名。根据爱丁堡大学的一份声明我们得知(彼得・希格斯是该校的光荣退休熏陶),希格斯经历短暂的生病后,于 4 月 8 日星期一在家中安静的离开。对于老爷子的去世,爱丁堡大书院长 Peter Mathieson 沉重的表示:「彼得・希格斯是一名杰出的科学家 —— 一名真

一名用诗意的语言揭示宇宙秘密的人。

一名 94 岁渺小科学家的逝世,引发了人们广泛的哀思。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

4 月 10 日消息,诺贝尔物理学奖得主、著名物理学家彼得・希格斯(Peter Higgs)于周一去世,享年 94 岁。希格斯因提出希格斯玻色子也被称为「上帝粒子」而闻名。

根据爱丁堡大学的一份声明我们得知(彼得・希格斯是该校的光荣退休熏陶),希格斯经历短暂的生病后,于 4 月 8 日星期一在家中安静的离开。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

对于老爷子的去世,爱丁堡大书院长 Peter Mathieson 沉重的表示:「彼得・希格斯是一名杰出的科学家 —— 一名真正有天赋的科学家,他的远见和想象力丰富了我们对周围世界的认识。他开创性的研究激励了成千上万的科学家,他的进献将继续激励一代又一代的后来人。」

欧洲核子研究中心 (Cern) 总干事、2012 年帮助发现希格斯玻色子的 Atlas 实验前领导人 Fabiola Gianotti 熏陶表示:「除了在粒子物理学上的杰出进献,彼得还是一个十分特别的人、一个极其谦逊的人、一个渺小的导师,以及一个以十分简单和深刻的方式解释物理学的人。」

1964 年,希格斯预言了一种新型粒子的存留,即后来被称为「希格斯玻色子」的粒子。但是经历大约漫长的 50 年,2012 年欧洲核子研究中心庞大强子对撞机的实验才证实了希格斯玻色子的存留。希格斯也因这项工作于 2013 年与 Francois Englert(独立提出相同理论的比利时物理学家)共同赢得诺贝尔物理学奖 。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

其实,虽然希格斯在科学界赫赫有名,但他是一个十分害羞的人,不讨厌大惊小怪,在宣布得诺奖消息的那天,他表现的十分平静,离开家去利斯吃了一顿安静的午餐,包括汤和鳟鱼,在回家的路上被一名前邻居拦住,告诉了他这个消息。

一、个人生平

彼得・希格斯于 1929 年 5 月 29 日出生在英格兰东北部的纽卡斯尔。他的父亲是英国广播公司的电气工程师,母亲是一名居家主妇。希格斯从小就表现出对数学和科学的浓厚兴趣,讨厌阅读父亲的教科书,先于书院老师授课前学习数学和微积分。

希格斯童年时患有气喘,后来因为父亲工作的缘故,全家在第二次世界大战期间搬离泰恩河畔纽塞,他也因此不继续在书院接受教育。希格斯的父亲后来居住在贝德福德,希格斯与母亲则留在布里斯托尔。希格斯就读于布里斯托尔著名的可安文法书院,著名物理学家狄拉克曾早于他 30 年在此学习。「我在书院的光荣板上看到过他的名字,出于好奇,很想了解他做出什么进献。」于是,希格斯对物理产生了兴趣。 

17 岁时,希格斯进入伦敦市书院就读,专研数学。1945 年,布里斯托尔大学的两个物理学熏陶内维尔・莫特 (Neville Mott) 和塞西尔・鲍威尔 (Cecil Powell) 公开讨论过关于原子弹的科学背景。鲍威尔随后还做了一系列关于发现奇异粒子和宇宙线的公众讲座。希格斯积极参加这些讲座和讨论,这些经历更加激发了他对物理学的兴趣。 

希格斯于 1950 年以一等光荣学士学位从伦敦大学国王学院物理系毕业。然后分别在布里斯托大学和伦敦大学国王学院学习物理,并于 1954 年赢得博士学位。1960 年,希格斯返回爱丁堡大学担任讲师并于 1980 年成为爱丁堡大学熏陶,在此工作生活直至退休。

希格斯在 1983 年成为英国皇家学会会员,并在 1984 年赢得卢瑟福奖。希格斯在 1991 年成为英国物理学会会员,然后在 1996 年成为爱丁堡大学光荣退休熏陶。为纪念希格斯对书院物理系做出的进献,爱丁堡大学设立的新的理论物理研究所以他命名(Higgs Centre for Theoretical Physics)。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

彼得・希格斯和斯蒂芬・霍金熏陶在伦敦科学博物馆。如今两位物理学巨匠都已作古。霍金曾和美国物理学家凯恩打赌,认为希格斯玻色子不可能存留,结果霍金为此输了 100 美金。

二、34 岁提出「希格斯场」

1964 年,年仅 34 岁的希格斯还是爱丁堡大学物理系的一名年轻成员,由于对粒子理论和宇宙中大多数构件具有品质的机制的不合时宜的迷恋,他被同事们视为「有点古怪,也许是胡思乱想」。

某个周末,希格斯在徒步中赢得灵感,提出了一个惊人的假说。他认为,就像水中的物体运动时会遇到阻力,让运动变得困难,粒子穿行于空间中也应该承受某种「阻碍」,需要有所付出才能赢得加速度,在宏观世界中体现为「品质」。他将这种使空间中的物质赢得品质的机制,称作「希格斯场(Higgs field)」。

有人把「希格斯场」形容成一块像木头那样拥有「纹理」的空间,顺着纹理运动的粒子品质为零,比如传递电磁相互作用的光子,总是高速飞驰;而那些逆着纹理运动的粒子则拥有较大的品质,比如传递弱相互作用的 W 玻色子和 Z 玻色子。

希格斯场中纹理的方向取决于一种被称为对称性自发破缺的过程。在早期宇宙中,希格斯场是各向同性的,但是大爆炸之后,这种对称性很快地就自发破缺掉了。十分相似的情形是,一支竖立的铅笔在倾倒时,原有空间严格的对称性便自发地破缺了,同时也在空间中定义出一个方向来。希格斯场本身也会以一种新粒子的形式凝聚出来,这种粒子就是「希格斯玻色子(Higgs boson)」,犹如品质之源。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

                         2007 年,彼得・希格斯熏陶在爱丁堡大学的办公室里,在他身后的黑板上描述了希格斯模型。

对许多普通人来说,这些概念似乎晦涩难懂,与日常生活毫无关联。其实,希格斯机制不仅是物理学的一场革命,更关乎宇宙的本质,包括我们每个人 —— 如果不希格斯玻色子,几乎所有的粒子都不静品质(如同光子),这意味着无法存留由夸克形成的稳定原子核。按照这种假设,电子的静品质为零意味着不能形成原子、分子等。这样,宇宙中就不恒星和行星等星体,也不会存留地球。

具有讽刺意味的是,希格斯的开创性论文被欧洲期刊《物理快报》拒绝。然后他添加了几段关键的段落,指出他的模型还预测了我们现在所知的希格斯玻色子的存留。他将修改后的论文提交给美国《物理评论快报》,并被接受。他在 1966 年的后续论文中更详细地研究了玻色子的性质。

虽然希格斯场和希格斯玻色子都无法被直接观测到,但希格斯坚信他的预言并不断鼓励实验物理学家去寻找这种神秘粒子的踪迹。历史证明,这些神秘粒子的发现却是一个漫长而艰难的过程。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

                               瑞士 CERN 的庞大强子对撞机。它为俗称「上帝粒子」的希格斯玻色子进献了关键研究

多年来,寻找希格斯玻色子一直是物理学的「头号悬案」。著名物理学家霍金甚至和别人打赌它们并不存留。各国科学家竞相追逐,投入巨资建造庞大粒子对撞机,制造极高能量的粒子碰撞,希望从亿万次碰撞中寻获希格斯玻色子的踪影。这个过程就像在干草堆里找一根针,需要过人的智慧和毅力。2012 年,欧洲核子研究中心 (CERN) 的科学家们终于用庞大强子对撞机发现了希格斯玻色子的证据。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

                              四轻子衰变,阿特拉斯探测器看到的可能是希格斯玻色子的迹象。

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

                               英国物理学家彼得・希格斯和欧洲核子研究中心的庞大强子对撞机。

发现希格斯玻色子粒子 49 年后,希格斯赢得了 2013 年诺贝尔奖物理学奖。诺贝尔物理学奖评委会称其「对我们理解物质起源做出了决定性进献」,是「人类知识进步的一座丰碑」。

在颁奖致辞中,希格斯曾动情地说:「这是一个渺小的时刻,不仅对我,对所有参与这项探索的人,对整个物理学都是一个渺小的时刻。」

94岁诺奖得主希格斯去世,曾预言「上帝粒子」的存留

                                发现希格斯玻色子粒子 49 年后,他赢得了 2013 年诺贝尔奖物理学奖

三、温和而又顽固的超级「宅男」

希格斯始终保持着简朴的生活作风,常年一身灰色或黑色西装。为人谦虚,讨厌不受束缚地独来独往,也是一名学究气十足的学者,一直隐居在象牙塔,沉浸在粒子物理研究中。据说他的第一个儿子出生时,他已经在数英里之外的地方了。

他在 80 岁生日时才购买了他的第一台电脑。宣布诺贝尔奖的那天,他不在家接电话,当一名前邻居在街上停下来向他表示祝贺时,他的第一反应是困惑:「什么奖?」

作为名誉熏陶,他有一个电子邮件地址,但从未发送过电子邮件,甚至不浏览过互联网。部门秘书过去必须打印他的电子邮件,他会通过信件回复。

他不讨厌电话。「我讨厌被这样打扰。为什么人们可以这样打扰我呢?」因为他们讨厌保持联系?「但我不想联系,」他曾对记者说。「这是对我生活方式的侵犯,当然原则上我觉得不义务接受它。」

他也不电视,但这并不是因为他对外面的世界缺乏兴趣。「我不认为电视是外部世界,」他干巴巴地说。「我认为它是一件文物。」有人让他看了《生活大爆炸》,但他不留下深刻的印象。

作为一个终生的无神论者,他更加不讨厌「上帝粒子」这个说法。「他是一个十分温和、十分温和的人,但如果你说一些与物理有关的错误的话,他实际上会变得有点顽固,」他的前同事和朋友曾经说道。

希格斯已经离我们而去,但他的进献就像他所预言的希格斯玻色子,已经成为照亮科学殿堂的一颗永恒明星,熠熠生辉。

参考链接

https://www.theguardian.com/science/2013/dec/06/peter-higgs-interview-underlying-incompetence

https://www.theguardian.com/science/2024/apr/09/peter-higgs-physicist-who-discovered-higgs-boson-dies-aged-94

https://phys.org/news/2024-04-peter-higgs-physicist-god-particle.html

https://phys.org/news/2024-04-peter-higgs-god-particle-died.html

https://arstechnica.com/science/2024/04/nobel-prize-winning-physicist-peter-higgs-of-higgs-boson-fame-dies-at-94/

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