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希格斯粒子:上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅 版權(quán)信息
- ISBN：9787568923439
- 條形碼：9787568923439 ; 978-7-5689-2343-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：>
希格斯粒子:上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅 本書(shū)特色
“懶螞蟻”是重慶大學(xué)出版社打造的開(kāi)放式科普?qǐng)D書(shū)品牌，內(nèi)容涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)等領(lǐng)域，面向各年齡層的讀者，特別是對(duì)世界充滿(mǎn)好奇以及想給自己充電的讀者們，著力于分享大千世界的各種科學(xué)知識(shí)、科學(xué)理念以及學(xué)科歷史。“微百科系列·第二季”是一套回顧與展望當(dāng)代前沿科學(xué)發(fā)展概貌的系列科普?qǐng)D書(shū)，包括7個(gè)前沿科技主題，上及宏觀的引力波、暗物質(zhì)、暗能量，下至微觀的希格斯玻色子、石墨烯，近有熱門(mén)的大數(shù)據(jù)、火星探索，遠(yuǎn)有地球的星際沖撞之慮……本系列圖書(shū)由科普暢銷(xiāo)書(shū)《量子糾纏》的作者布賴(lài)恩·克萊格領(lǐng)銜打造，以短篇幅、精要素、趣解讀的方式深入淺出介紹人類(lèi)在上述科學(xué)領(lǐng)域的所思(研究歷程)、所得(發(fā)展概況)、所悟(未來(lái)趨勢(shì))，讓讀者從前沿科學(xué)的諸多可能性中感受科學(xué)、了解宇宙、暢想未來(lái)。
希格斯粒子:上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅 內(nèi)容簡(jiǎn)介
重點(diǎn)推薦：“懶螞蟻”是重慶大學(xué)出版社打造的開(kāi)放式科普?qǐng)D書(shū)品牌，內(nèi)容涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)等領(lǐng)域，面向各年齡層的讀者，特別是對(duì)世界充滿(mǎn)好奇以及想給自己充電的讀者們，著力于分享大千世界的各種科學(xué)知識(shí)、科學(xué)理念以及學(xué)科歷史。“微百科系列·第二季”是一套回顧與展望當(dāng)代前沿科學(xué)發(fā)展概貌的系列科普?qǐng)D書(shū)，包括7個(gè)前沿科技主題，上及宏觀的引力波、暗物質(zhì)、暗能量，下至微觀的希格斯玻色子、石墨烯，近有熱門(mén)的大數(shù)據(jù)、火星探索，遠(yuǎn)有地球的星際沖撞之慮……本系列圖書(shū)由科普暢銷(xiāo)書(shū)《量子糾纏》的作者布賴(lài)恩·克萊格領(lǐng)銜打造，以短篇幅、精要素、趣解讀的方式深入淺出介紹人類(lèi)在上述科學(xué)領(lǐng)域的所思（研究歷程）、所得（發(fā)展概況）、所悟（未來(lái)趨勢(shì)），讓讀者從前沿科學(xué)的諸多可能性中感受科學(xué)、了解宇宙、暢想未來(lái)。 內(nèi)容簡(jiǎn)介：《希格斯粒子：上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅》（“微百科系列·第二季”）一書(shū)講述了粒子物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中扣人心弦的故事，從古希臘的原子論提出者、在尋找希格斯粒子過(guò)程中做出重要貢獻(xiàn)的人，到歐洲核子研究中心——現(xiàn)代擁有競(jìng)爭(zhēng)力的科研單位之一，以及它在尋找希格斯粒子過(guò)程中做出的貢獻(xiàn)！断８袼沽Ｗ樱荷系哿Ｗ影l(fā)現(xiàn)之旅》通過(guò)講解大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的建造過(guò)程，將科研進(jìn)展和歐洲核子研究中心的發(fā)展結(jié)合在一起，揭示了粒子物理學(xué)如何從傲嬌的天才領(lǐng)域發(fā)展成為當(dāng)今全世界共同攻克的重要方向。作者簡(jiǎn)介：詹姆斯·吉利斯（James Gillies），歐洲核子研究中心戰(zhàn)略規(guī)劃與評(píng)估部門(mén)的成員，歐洲核子研究中心專(zhuān)業(yè)科學(xué)作家。
希格斯粒子:上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅 目錄
1 爆炸性新聞
2 原子
3 浴火重生
4 新實(shí)驗(yàn)室的誕生
5 大型機(jī)器的問(wèn)世
6 理論背景
7 新生事物
8 從“十一月革命”到 W 粒子和 Z 粒子
9 希格斯粒子的競(jìng)賽
10 超級(jí)對(duì)撞機(jī)！
11 實(shí)用性何在？
后記 下一個(gè)成果將是什么？
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希格斯粒子:上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅 節(jié)選
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是歐洲核子研究中心的旗艦研究?jī)x器。大約四年前，它因各種原因而遭人非議。作為世界上*大的科學(xué)探究?jī)x器，它的價(jià)格也與之相當(dāng)，并且作為 100 多個(gè)國(guó)家、數(shù)千名科學(xué)家和工程師的全球合作項(xiàng)目的主辦方，完全擄獲了公眾的注意力。對(duì)許多人而言，歐洲核子研究中心對(duì)我們所居住的奇怪而奇妙的宇宙的探索，代表了人類(lèi)真正的精神力量，即當(dāng)人類(lèi)拋開(kāi)分歧，努力實(shí)現(xiàn)一個(gè)共同目標(biāo)時(shí)人類(lèi)所擁有的團(tuán)結(jié)協(xié)作模式。然而，對(duì)另一部分人而言，這是不負(fù)責(zé)任且危險(xiǎn)的，甚至讓人聯(lián)想到《圣經(jīng)》中巴別塔的故事：一種對(duì)神的傲慢和冒犯。 不管人們?cè)趺聪耄?終的結(jié)果是全世界的眼睛都盯著歐洲核子研究中心。對(duì)這一特別結(jié)果的公布，并未放在實(shí)驗(yàn)室的主禮堂內(nèi)向一群作為獨(dú)家觀眾的物理學(xué)家平靜地進(jìn)行，而是將其置于更大的場(chǎng)面中公布。 粒子物理學(xué)研究的時(shí)間跨度很長(zhǎng)。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的設(shè)想始于 20 世紀(jì) 70 年代末，其主要研究目標(biāo)甚至可以追溯到 1964 年。那一年，羅伯特·布勞特、弗朗索瓦·恩格勒在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上合作發(fā)表論文，同時(shí)，彼得·希格斯也獨(dú)立發(fā)表了一篇論文，他們都提出了一種給基本粒子以質(zhì)量的機(jī)制。為何要關(guān)心這個(gè)問(wèn)題呢？因?yàn)槲覀冏陨恚约拔覀冊(cè)谟钪嬷兴吹降囊磺校际怯苫玖Ｗ訕?gòu)成的，沒(méi)有質(zhì)量，這些粒子就無(wú)法形成任何固體。換句話(huà)說(shuō)，我們將不存在。 從 20 世紀(jì) 60 年代初開(kāi)始，對(duì)質(zhì)量的解釋被列為基礎(chǔ)物理學(xué)中*緊迫的謎題之一，幾乎要花費(fèi)半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才能解開(kāi)。所幸，物理學(xué)家通常都很有耐心。任何實(shí)驗(yàn)若要提供實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)證實(shí)布勞特、恩格勒和希格斯的想法，在此以前至少需要十年的理論工作。直到幾十年后，才能靠科學(xué)技術(shù)制造出*終解開(kāi)謎團(tuán)的儀器。 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的研發(fā)始于 20 世紀(jì) 80 年代中期，而實(shí)驗(yàn)則始于 20 世紀(jì) 90 年代初。該項(xiàng)目在 1996 年得到全面批準(zhǔn)，不久之后就開(kāi)始施工。到 2008 年，這臺(tái)機(jī)器已準(zhǔn)備就緒。同年 9 月 10日，在全世界媒體的關(guān)注下，粒子束開(kāi)始了**次循環(huán)。這是歐洲核子研究中心激動(dòng)人心的一天。“又是在辦公室的一天，嗯？”大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人林恩·埃文斯在我下班回家的路上問(wèn)我。但這種喜悅是短暫的。僅僅 9 天之后，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)就遭遇了一次故障：一次氦氣泄漏導(dǎo)致機(jī)器大面積損壞，之后花了 1年時(shí)間才得以修復(fù)。與此同時(shí)，在美國(guó)的費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室里另一臺(tái)非凡的粒子對(duì)撞機(jī)——萬(wàn)億電子伏加速器，于 1985 年首次啟動(dòng)便聲名大振，現(xiàn)在正準(zhǔn)備進(jìn)行*后一次努力，以期發(fā)現(xiàn)希格斯粒子。發(fā)現(xiàn)希格斯粒子將證實(shí)布勞特、恩格勒和希格斯的觀點(diǎn)是正確的。比賽開(kāi)始了。 盡管粒子物理學(xué)理論非常清楚地表明，在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的粒子碰撞能量中必須有一種質(zhì)量機(jī)制，但希格斯粒子有一個(gè)關(guān)鍵特征是我們無(wú)法預(yù)測(cè)的：粒子的質(zhì)量。它很可能存在于萬(wàn)億電子伏加速器的能量范圍之內(nèi)——當(dāng)時(shí)沒(méi)有人能*終確認(rèn)。但如果希格斯粒子真的存在，那么它肯定是在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的能量范圍以?xún)?nèi)。粒子物理學(xué)中，貨幣就是質(zhì)量和能量，匯率就是光速的平方，這就是愛(ài)因斯坦的著名方程式 E=mc2 告訴我們的，因此，用粒子加速器能將集中在一個(gè)狹小空間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換成新的粒子形式。加速器的能量越高，產(chǎn)生的粒子質(zhì)量就越大，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的碰撞能量是萬(wàn)億電子伏加速器的 7 倍。 2009 年年底，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)復(fù)仇似的回歸競(jìng)爭(zhēng)中。記錄迅速落后了，2010 年 3 月 30 日研究人員開(kāi)始收集數(shù)據(jù)。那種靈光一閃“哇，找到了”的基礎(chǔ)物理研究時(shí)代早已過(guò)去。在現(xiàn)代粒子物理學(xué)的研究中，新發(fā)現(xiàn)通常來(lái)自對(duì)大量數(shù)據(jù)的細(xì)致分析，以尋找已知物理學(xué)中無(wú)法解釋的細(xì)微信號(hào)。就像現(xiàn)代科學(xué)研究的其他所有領(lǐng)域一樣，“發(fā)現(xiàn)或找到”是需要耐心的。 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)表現(xiàn)得越來(lái)越好，數(shù)據(jù)滾滾而來(lái)，但沒(méi)有人去看數(shù)據(jù)在說(shuō)些什么。不到必要之時(shí)，研究員都選擇避開(kāi)去看主要的分析？茖W(xué)家這樣做的原因是，人類(lèi)常常擅長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)并不存在的東西，進(jìn)而歪曲對(duì)它的理解，以符合自己的先入之見(jiàn)。算法是沒(méi)有這種主觀偏見(jiàn)的，用它們進(jìn)行分析的結(jié)果值得信賴(lài)。 研究員們緊張的眼神同時(shí)望向大西洋彼岸，尋找費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室里可能取得的進(jìn)展，但那里一片寂靜。到 2011 年春，來(lái)自歐洲核子研究中心和費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的綜合分析仍舊找不到希格斯粒子存在的蛛絲馬跡。研究員們已經(jīng)將質(zhì)量范圍縮小到 114 ～ 157 GeV，而達(dá)到 185 GeV 就會(huì)彈出一個(gè)小窗口。十億電子伏（GeV）是粒子物理學(xué)中使用的質(zhì)量單位。日常生活中，它是極其微小的。1 克中有超過(guò) 5 000 萬(wàn)億 GeV。但是在基本粒子的世界里，如果希格斯粒子存在的話(huà)，那么它是非常重的。質(zhì)子和中子是原子核的基本組成部分，質(zhì)量只有 1 GeV；當(dāng)達(dá)到 185 GeV 時(shí)，我們看到的就是像鎢這樣重的金屬原子了。 2011 年，希格斯粒子已無(wú)處可藏，全球粒子物理學(xué)界的每一個(gè)人都知道，ATLAS 和 CMS——它們代表大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的兩個(gè)探測(cè)器——肯定會(huì)在孟買(mǎi)的夏季大型會(huì)議上公布它們的發(fā)現(xiàn)結(jié)果，而它們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手——費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的兩臺(tái)機(jī)器 D0（dee-zero）和 CDF——也會(huì)如此。 會(huì)議一個(gè)接一個(gè)地開(kāi)了，但還看不到任何進(jìn)展，分析工作繼續(xù)忙碌地進(jìn)行著。2011 年 12 月 13 日，歐洲核子研究中心組織了一次希格斯粒子*新研討會(huì)，以滿(mǎn)足全球物理學(xué)界對(duì)研究進(jìn)展的好奇心。網(wǎng)絡(luò)上參與的人數(shù)達(dá)到了全世界物理學(xué)家的十倍，人們了解到希格斯粒子的質(zhì)量范圍被壓縮到 115 ～ 130 GeV，歐洲核子研究中心的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都報(bào)告說(shuō)，研究員們可能在大約 125 GeV 的范圍內(nèi)看到一些新的蛛絲馬跡。信號(hào)太微弱了，實(shí)驗(yàn)尚無(wú)法確定，但人們已經(jīng)感覺(jué)到一絲興奮。這很吸引人，但每個(gè)人都在努力保持平靜。新的物理信號(hào)不斷出現(xiàn)，隨著研討會(huì)的臨近，有人評(píng)論道，如果希格斯粒子真實(shí)存在的話(huà)，我們明年就會(huì)知道。 2012 年 4 月 5 日，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)作為世界上唯一的高能粒子對(duì)撞機(jī)開(kāi)始恢復(fù)運(yùn)行。費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)億電子伏加速器于 2011 年 9 月 29 日收集了*后一批數(shù)據(jù)，雖然 D0 和 CDF的分析仍在進(jìn)行中，但似乎*終要依靠大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)證明希格斯粒子的存在。人們的目光越來(lái)越集中在歐洲核子研究中心身上。 就像暴風(fēng)雨前的春季和初夏會(huì)比較平靜一樣，數(shù)據(jù)傳入和分析正在進(jìn)行，但來(lái)自實(shí)驗(yàn)室的消息很少。不僅分析團(tuán)隊(duì)的分析是保密的，而且為了確保每一個(gè)分析都是獨(dú)立的，研究人員也會(huì)盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保守秘密。他們這樣做，是因?yàn)榭芍貜?fù)性對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要：如果在一個(gè)實(shí)驗(yàn)里觀察到了某些東西，而在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)里卻沒(méi)有觀察到，那么很可能是實(shí)驗(yàn)員在分析時(shí)犯了錯(cuò)誤；但如果在兩個(gè)完全獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)中觀察到了相同的東西，那么這個(gè)結(jié)論很有可能是真實(shí)的。 每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都分別向歐洲核子研究中心總干事報(bào)告進(jìn)展情況，隨著夏季會(huì)議季的再次臨近，我們決心做點(diǎn)兒什么。就在那時(shí)，我那位來(lái)自 OPAL 實(shí)驗(yàn)室正在做 CMS 實(shí)驗(yàn)的老朋友打斷了我的園藝工作。 ……
希格斯粒子:上帝粒子發(fā)現(xiàn)之旅 作者簡(jiǎn)介
詹姆斯·吉利斯（James Gillies），歐洲核子研究中心戰(zhàn)略規(guī)劃與評(píng)估部門(mén)的成員，歐洲核子研究中心專(zhuān)業(yè)科學(xué)作家。
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