作者:倪思洁 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2015/7/12 23:42:50
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超对称粒子赌局:诺奖得主输给“民科之王”

 

超对称赌局:诺奖得主输了!?

■本报记者 倪思洁

7月8日,诺贝尔物理学奖得主弗朗克·韦尔切克“输掉”了一场长达6年的、关于超对称粒子的赌局。这场赌局的赢家,是被称为“民科之王”的安东尼·加瑞特·里希。

在一次物理学会议上,里希和韦尔切克打了一个1000美元的赌:里希认为超对称粒子根本不存在,而韦尔切克则相信大型强子对撞机(LHC)将在6年内探测到超对称粒子。这场赌局的仲裁人是那次物理学会议的主持人、麻省理工学院教授马克斯·泰戈马克。

如今,6年已逝,LHC在经历了两年多的休整后终于在6月3日将能量成功提升到13万亿电子伏特,但仍未发现超对称粒子的迹象。这场赌局里,是韦尔切克真的输了,还是LHC无法探测到超对称粒子,抑或是超对称模型根本就不成立?或许,只有时间才能给出答案。

一约六年 物理赌局是常事

故事要从6年前里希的一次偶然旅行说起。里希是个热爱冲浪的物理学家,但不供职于任何一家科研机构。他关于大统一理论的研究让全世界不少人认识了他,也正因如此,他被誉为“民科之王”。

“我大部分时间待在毛伊岛的和平科学研究所开心地做我的科研工作,不常与其他物理学家交流。”里希在接受《中国科学报》记者采访时说。2009年7月,一个偶然的机会让里希离开毛伊岛,前往号称“葡萄牙海外孤岛”的亚速尔参加一个物理学会议。

“在这次会议上,通过视频,诺贝尔得主韦尔切克作了一个关于统一理论的精彩演讲,表达了他对于超对称理论的信心,并认为超对称粒子将会在LHC上被发现。”里希回忆。

尽管很尊重韦尔切克,里希还是在演讲结束后举起了手,公开“挑衅”韦尔切克,问他是否愿意就超对称粒子存在与否的问题跟自己打个赌。“不同于大多数理论家,我不认为自然具有超对称性,不认为超对称粒子会被LHC发现。”里希告诉记者。

“我知道,在那样的场合里把他拉进赌局,让我看起来像个故意挑事的混蛋,但他对于打赌这件事还是很开明的。”6年前的一幕幕仍清晰地保存在里希的脑海里,当时,韦尔切克欣然接受了挑战。

里希告诉记者,在物理学家的圈子里,善意的赌局是有其历史传统的,这些赌局通常都是君子协定。不过,里希表示,赌局胜负究竟如何判,韦尔切克会不会给他1000美元,要看仲裁人的意见。“作为我们的裁判,我想马克斯应该正在权衡现在发生的情况。”

而就在前两天,韦尔切克在社交网站“推特”上表了态:“对这个赌局,我的记忆是朦胧的,几乎没有印象,但是我会很高兴且及时地履行仲裁者的决定。”

对撞“神器” 重出江湖未出手

对韦尔切克来说,这不是他第一次下注。2005年,韦尔切克与麻省理工学院的科学家珍妮·康拉德打赌:他确信LHC将会探测到希格斯粒子,而后者则认为LHC发现不了。赌注是斯德哥尔摩诺贝尔奖颁奖典礼上供应的金币巧克力。结果,韦尔切克赢得了赌局,并得到10枚金币巧克力。

这次,韦尔切克似乎没那么幸运,可是里希并不认为这次“胜利”值得欢呼。“下赌时,我其实是认为6年时间对于LHC收集和分析高能对撞数据来说已经是足够了的,但这6年里LHC屡经波折。因此,尽管我看似技术性地赢得了赌局,但这个结果并不公平。”里希说。

今年4月5日,LHC在经过了几个月的重启准备后,终于发出了复苏后的第一缕粒子束流。6月3日,LHC开始以13万亿电子伏特的能级对撞粒子,并产生科学数据。

不过,近两年,LHC一直处在休整期。2008年9月,LHC诞生。对于大多数高能物理学界的研究人员来说,它几乎是探测粒子物理的“神器”。2012年末,LHC的第一阶段运行结束。

这4年里,LHC“打”出了一个辉煌战绩——2012年7月4日,CERN宣布LHC的紧凑渺子线圈(CMS)探测到新玻色子,此后,这个新发现被科学家证实为“上帝粒子”希格斯玻色子。

“现在,CMS亮度还是很低,对超对称的寻找还没有真正开始。”参与LHC中CMS项目的中科院高能物理所研究员陈国明说,前些日子CMS超导系统的温度一直没有冷却到位,超导磁场没有打开,最近已经修复,上星期才开始正常取数。

悲观太早 基础研究拼耐心

对于这次赌局,欧洲核子研究中心(CERN)科技和加速器项目主任弗雷德里克·博尔德里在接受《中国科学报》采访时说:“LHC升级后,我们期待发现标准模型以外的物理现象,不过,没人能预测出什么时候能发现。”

尽管希格斯粒子被发现后,粒子物理标准模型更完美了,但这一模型仍无法解答暗物质、暗能量以及物质和反物质不平衡的问题。而超对称理论既能统一强、弱和电磁的相互作用,又能解析暗物质、暗能量。但至今,超对称理论预言的超对称粒子还没有被找到过。

“基础研究,需要的是耐心和运气。”博尔德里告诉记者,此前LHC的成果都是基于能量在8万亿电子伏特、亮度(粒子束强度)在30fb-1的基础上的,现在LHC到达了13万亿电子伏特的新能级,在亮度方面,2025年计划升至300fb-1,2035年将升级到3000fb-1。

陈国明称,一般来说对撞能量越高,亮度越高,找到超对称粒子的几率也越高。LHC的对撞能量升级后,很多人相信能够找到超对称粒子。“当然,LHC运行结束时,不能找到超对称粒子的几率仍然存在,但现在说‘悲观’还为时过早。”

博尔德里表示,现在LHC正在13万亿电子伏特的基础上,迈向在2018年将亮度提升至120 fb-1的清晰目标。

链接

超对称理论最早由日本粒子物理学家宫沢弘成于1966年提出,以补充粒子物理学标准模型中的一些漏洞。

粒子物理学标准模型预言了很多粒子,大部分粒子陆续被发现,而最后的那个粒子,就是来无影去无踪、一出现便会迅速衰变成其他粒子的希格斯粒子。2012年,LHC发现希格斯玻色子,这一进展成全了标准模型。

然而,对于暗物质、暗能量等问题,标准模型却无法解释,“优美的”超对称模型应运而生。不过,超对称模型中预言的粒子,至今没有一个超对称粒子被找到,这引发了不少科学家对超对称模型的怀疑。

2008年9月,由来自34个国家、超过2000位物理学家所属的大学与实验室所共同出资合作兴建的LHC初次启动测试。这个坐落于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)的高能物理设备,是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器,有望揭开质量起源、暗物质暗能量、反物质、宇宙起源、额外维度5大谜团。

如今,升级后的LHC能量达到13万亿电子伏特,亮度也将逐渐提升,在发现超对称粒子、验证超对称模型方面被很多科学家寄予厚望。

 
 
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