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希格斯玻色子,能避免宇宙坍缩也能使其毁灭

希格斯玻色子说起来似乎是个很科幻的东西,它还有个名字叫做上帝粒子,因为希格斯玻色子很“神奇”,它在宇宙初生时,防止了宇宙的坍缩,但最终也可能因为它而导致宇宙毁灭。而宇宙毁灭的话,所有的星球和生命都无法存在了。

希格斯玻色子(上帝粒子)

希格斯玻色子是个小小的粒子,但是它的作用却几乎能够决定这个宇宙的命运。为什么这么说呢,因为宇宙因希格斯玻色子而没有坍塌,但终有一天,这个广阔无垠的宇宙,也会因为希格斯玻色子而彻底消失。

它的定义是这样的:希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。1964年,英国物理学家彼得·希格斯提出了希格斯机制。在此机制中,希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。

我们知道,宇宙的起源是一场空前绝后的宇宙大爆炸,按照目前最好的物理学模型,宇宙在大爆炸膨胀之后很快就会坍缩,膨胀持续不超过1秒。而宇宙没有坍缩,部分原因是在膨胀过程中产生了希格斯玻色子。在早期宇宙中,希格斯场可能获得足够大的波动来克服能量障碍,使宇宙从标准真空态转变为负能量真空态,而让宇宙迅速坍缩。

研究人员解释说,希格斯场与万有引力之间耦合得越强,波动就越大,最终引发关键性过渡,转变成负能量真空态。据他们计算,在膨胀之后,只要耦合强度超过1,就会发生坍缩。2014年,该团队通过分析膨胀过程中保持稳定性所需的必要条件,推导出一个较低的界限值0.1,结合新结果,将耦合强度限制在0.1—1的范围,接近其历史估计值1/6。

成也萧何败萧何,宇宙的形成可能有希格斯玻色子的一份功劳,但宇宙末日,也会与希格斯玻色子逃不开关系。在一本专为此次斯塔穆斯科学节出版的科学家作品集中,霍金在序言部分发表了这一观点。乍看之下,这句话带有很强的威胁意味,但是听任何话语都不能断章取义,这句话更是如此。

 

霍金的观点是,假如希格斯玻色子达到非常高的能量级,超过1000亿千兆电子伏特,那么这种粒子就可能变得不稳定,进而引起时间和空间的崩溃。但在霍金本人看来,这种情况几乎不可能发生,因为科学家们还没有制造出足够大的粒子加速器。想让使希格斯玻色子达到如此高的能量级,相应的加速器甚至要比地球还大。

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