原標題:超對稱賭局:諾獎得主輸了!?
7月8日,諾貝爾物理學獎得主弗朗克·韋爾切克“輸?shù)簟绷艘粓鲩L達6年的、關于超對稱粒子的賭局。這場賭局的贏家,是被稱為“民科之王”的安東尼·加瑞特·里希。
在一次物理學會議上,里希和韋爾切克打了一個1000美元的賭:里希認為超對稱粒子根本不存在,而韋爾切克則相信大型強子對撞機(LHC)將在6年內探測到超對稱粒子。這場賭局的仲裁人是那次物理學會議的主持人、麻省理工學院教授馬克斯·泰戈馬克。
如今,6年已逝,LHC在經歷了兩年多的休整后終于在6月3日將能量成功提升到13萬億電子伏特,但仍未發(fā)現(xiàn)超對稱粒子的跡象。這場賭局里,是韋爾切克真的輸了,還是LHC無法探測到超對稱粒子,抑或是超對稱模型根本就不成立?或許,只有時間才能給出答案。
一約六年 物理賭局是常事
故事要從6年前里希的一次偶然旅行說起。里希是個熱愛沖浪的物理學家,但不供職于任何一家科研機構。他關于大統(tǒng)一理論的研究讓全世界不少人認識了他,也正因如此,他被譽為“民科之王”。
“我大部分時間待在毛伊島的和平科學研究所開心地做我的科研工作,不常與其他物理學家交流?!崩锵T诮邮堋吨袊茖W報》記者采訪時說。2009年7月,一個偶然的機會讓里希離開毛伊島,前往號稱“葡萄牙海外孤島”的亞速爾參加一個物理學會議。
“在這次會議上,通過視頻,諾貝爾得主韋爾切克作了一個關于統(tǒng)一理論的精彩演講,表達了他對于超對稱理論的信心,并認為超對稱粒子將會在LHC上被發(fā)現(xiàn)?!崩锵;貞?。
盡管很尊重韋爾切克,里希還是在演講結束后舉起了手,公開“挑釁”韋爾切克,問他是否愿意就超對稱粒子存在與否的問題跟自己打個賭?!安煌诖蠖鄶?shù)理論家,我不認為自然具有超對稱性,不認為超對稱粒子會被LHC發(fā)現(xiàn)。”里希告訴記者。
“我知道,在那樣的場合里把他拉進賭局,讓我看起來像個故意挑事的混蛋,但他對于打賭這件事還是很開明的?!?年前的一幕幕仍清晰地保存在里希的腦海里,當時,韋爾切克欣然接受了挑戰(zhàn)。
里希告訴記者,在物理學家的圈子里,善意的賭局是有其歷史傳統(tǒng)的,這些賭局通常都是君子協(xié)定。不過,里希表示,賭局勝負究竟如何判,韋爾切克會不會給他1000美元,要看仲裁人的意見?!白鳛槲覀兊牟门?,我想馬克斯應該正在權衡現(xiàn)在發(fā)生的情況?!?/p>
而就在前兩天,韋爾切克在社交網站“推特”上表了態(tài):“對這個賭局,我的記憶是朦朧的,幾乎沒有印象,但是我會很高興且及時地履行仲裁者的決定?!?/p>
對撞“神器” 重出江湖未出手
對韋爾切克來說,這不是他第一次下注。2005年,韋爾切克與麻省理工學院的科學家珍妮·康拉德打賭:他確信LHC將會探測到希格斯粒子,而后者則認為LHC發(fā)現(xiàn)不了。賭注是斯德哥爾摩諾貝爾獎頒獎典禮上供應的金幣巧克力。結果,韋爾切克贏得了賭局,并得到10枚金幣巧克力。
這次,韋爾切克似乎沒那么幸運,可是里希并不認為這次“勝利”值得歡呼?!跋沦€時,我其實是認為6年時間對于LHC收集和分析高能對撞數(shù)據來說已經是足夠了的,但這6年里LHC屢經波折。因此,盡管我看似技術性地贏得了賭局,但這個結果并不公平?!崩锵Uf。
今年4月5日,LHC在經過了幾個月的重啟準備后,終于發(fā)出了復蘇后的第一縷粒子束流。6月3日,LHC開始以13萬億電子伏特的能級對撞粒子,并產生科學數(shù)據。
不過,近兩年,LHC一直處在休整期。2008年9月,LHC誕生。對于大多數(shù)高能物理學界的研究人員來說,它幾乎是探測粒子物理的“神器”。2012年末,LHC的第一階段運行結束。
這4年里,LHC“打”出了一個輝煌戰(zhàn)績——2012年7月4日,CERN宣布LHC的緊湊渺子線圈(CMS)探測到新玻色子,此后,這個新發(fā)現(xiàn)被科學家證實為“上帝粒子”希格斯玻色子。
“現(xiàn)在,CMS亮度還是很低,對超對稱的尋找還沒有真正開始。”參與LHC中CMS項目的中科院高能物理所研究員陳國明說,前些日子CMS超導系統(tǒng)的溫度一直沒有冷卻到位,超導磁場沒有打開,最近已經修復,上星期才開始正常取數(shù)。
悲觀太早 基礎研究拼耐心
對于這次賭局,歐洲核子研究中心(CERN)科技和加速器項目主任弗雷德里克·博爾德里在接受《中國科學報》采訪時說:“LHC升級后,我們期待發(fā)現(xiàn)標準模型以外的物理現(xiàn)象,不過,沒人能預測出什么時候能發(fā)現(xiàn)?!?/p>
盡管希格斯粒子被發(fā)現(xiàn)后,粒子物理標準模型更完美了,但這一模型仍無法解答暗物質、暗能量以及物質和反物質不平衡的問題。而超對稱理論既能統(tǒng)一強、弱和電磁的相互作用,又能解析暗物質、暗能量。但至今,超對稱理論預言的超對稱粒子還沒有被找到過。
“基礎研究,需要的是耐心和運氣?!辈柕吕锔嬖V記者,此前LHC的成果都是基于能量在8萬億電子伏特、亮度(粒子束強度)在30fb-1的基礎上的,現(xiàn)在LHC到達了13萬億電子伏特的新能級,在亮度方面,2025年計劃升至300fb-1,2035年將升級到3000fb-1。
陳國明稱,一般來說對撞能量越高,亮度越高,找到超對稱粒子的幾率也越高。LHC的對撞能量升級后,很多人相信能夠找到超對稱粒子?!爱斎唬琇HC運行結束時,不能找到超對稱粒子的幾率仍然存在,但現(xiàn)在說‘悲觀’還為時過早?!?/p>
博爾德里表示,現(xiàn)在LHC正在13萬億電子伏特的基礎上,邁向在2018年將亮度提升至120 fb-1的清晰目標。
鏈接
超對稱理論最早由日本粒子物理學家宮澤弘成于1966年提出,以補充粒子物理學標準模型中的一些漏洞。
粒子物理學標準模型預言了很多粒子,大部分粒子陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),而最后的那個粒子,就是來無影去無蹤、一出現(xiàn)便會迅速衰變成其他粒子的希格斯粒子。2012年,LHC發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子,這一進展成全了標準模型。
然而,對于暗物質、暗能量等問題,標準模型卻無法解釋,“優(yōu)美的”超對稱模型應運而生。不過,超對稱模型中預言的粒子,至今沒有一個超對稱粒子被找到,這引發(fā)了不少科學家對超對稱模型的懷疑。
2008年9月,由來自34個國家、超過2000位物理學家所屬的大學與實驗室所共同出資合作興建的LHC初次啟動測試。這個坐落于瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心(CERN)的高能物理設備,是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器,有望揭開質量起源、暗物質暗能量、反物質、宇宙起源、額外維度5大謎團。
如今,升級后的LHC能量達到13萬億電子伏特,亮度也將逐漸提升,在發(fā)現(xiàn)超對稱粒子、驗證超對稱模型方面被很多科學家寄予厚望。(倪思潔)