希格斯玻色子实验的物理装置

Ⅰ 被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子，究竟是什么东西

2012年7月，物理学领域有了一个重大的发现，物理学家们终于解开了困扰他们40多年的谜团。当每个人都兴奋地握手庆祝时，一个老人哭了，这个人就是彼得•希格斯。他对一个新的基本粒子的预测，即标准物理模型中对基本粒子家族的必要补充，最终被证明是正确的。

希格斯玻色子的发现尤其令人期待，因为它被吹捧为“上帝粒子”。但是为什么它有这么一个耸人听闻的昵称呢？

二十年过去了，物理学家们仍然一无所知。1993年，美国物理学家Leon Lederman和Dick Teresi写了一篇文章《上帝粒子：如果宇宙是答案，那问题是什么？》。有趣的是，最初的标题是《这令人讨厌的粒子》（The Goddamn Particle），反映了物理学家在近20年里无法找到它的巨大挫败感。然而，出版商不同意，之后作者把单词删减成“上帝”。结果这个名字就粘在上面了。就像一个有责任心的寄生虫，似乎不会很快离开。

误释被曲解了，阴谋也随之而来。2005年大型强子对撞机（LHC）开始开发时，扑朔迷离的阴谋正四处流传。一些人认为物理学家打开了通往地狱的大门。

物理学家通过研究在高速粒子碰撞中分散的碎片，发现了新的、更小的基本粒子。这类似于通过检查电视机从建筑物顶部扔下来摔成的碎片来研究其内部结构。2012年，人类有史以来建造的最强大的粒子加速器LHC，以接近光速的速度碰撞质子，最终发现了长久以来寻找的希格斯玻色子，原来它隐藏在内部。

希格斯场的发现仅仅是个开始。我们推测，这个场的许多“版本”最终将不仅仅是对称建立，而是所谓的超对称，它是一个扩展的标准模型，有望填补剩余的空白。这也包括暗物质的构成，暗物质目前似乎比希格斯场更难以理解。

不管是不是上帝粒子，这个发现是开创性的，也许是我们短暂历史上最重要的发现之一。我们的祖先带着棍子出发，但最重要的是，带着好奇心，沿着潮湿的砾石，追踪水斑找到溪流，爬过一个个悬崖，跟着溪流发现池塘，我们现在已经艰难地追踪到这四大河流。

在这段时间里，我们已经锻造了一些工具，正如英国科幻作家Arthur Clarke所说，它们与魔法别无二致。很快，我们就会沿着河流到达最终的“大河”，把我们的木棍固定在它旁边的地面上，回顾我们史诗般的朝圣之旅。然后我们就可以停止好奇“如何做”，而开始思考“为什么”。

Ⅱ 希格斯玻色子是什么呢

希格斯玻色子是一种帮助传输产生希格斯场的质量的粒子，类似于光粒子——光子——传输电磁场的方式。希格斯场是一种力场，就像一个巨大的糖蜜容器遍布宇宙。大多数已知的通过它的粒子都会粘附在糖蜜上，减慢它们的速度，加重它们的重量。

关于希格斯玻色子，它如何与其他粒子相联系，它是否给中微子和暗物质带来质量，是否存在不止一种类型的希格斯玻色子，科学家们还有很多要了解的。虽然科学家们已经观测到一些预测的希格斯粒子衰变成其他粒子，但他们还没有观测到所有的希格斯粒子。2015年，大型强子对撞机以高出60%的能量开始了它的第二次运行，这将使ATLAS和CMS能够产生更多的希格斯玻色子用于研究，并为产生更多类型的希格斯玻色子开辟了可能性。

Ⅲ 粒子对撞机造价近千亿，高能物理研究为何如此烧钱我们造不造

中国建不建粒子对撞机？
粒子对撞机主要作用是加速两股粒子流，使其以接近光速进行对撞，粒子在高能状态下对撞分裂产生人类未知的物质形态，从而研究宇宙万物的本源，该装置可以进行基本粒子如质子、电子等对撞实验；

粒子对撞机为了获得超高速粒子流，通常采用环形超级磁场来加速粒子，要达到接近光速，环形磁场必须长达数百公里才能使粒子加速到实验需求的速度；

粒子对撞机环形磁场的高强电流产生的磁场势必对周围环境造成影响，影响人类的正常生活环境，因此为了避免造成环境破坏，环形磁场必须建在地下数百米深度，这就导致工程浩大，建造费用极其昂贵；

欧洲粒子对撞机建成后，在对撞实验中发现了“上帝粒子”希格斯子，最近报道又发现了两种新的粒子，由此可见对撞机也仅仅是高能物理研究的一个实验装置；

至于中国是否要建粒子对撞机，必须要经过全面论证，首先国内是否有顶级物理学家能完成相关实验、并在量子物理领域有所建树，其二对撞实验能否为国民经济发展助力、能否开发对环境影响小新能源，其三建造工程是否可以带动相关领域技术进步、使中国在航空、材料等领域突飞猛进，其四中国是否已经有足够的闲钱用于对撞机的奢侈消费？

综上所述，粒子对撞机对未来科学发展的贡献值得商榷，如果中国在天体物理、量子物理领域有大量的世界顶级科学成果，建对撞机有必要，如果缺乏相关科研人员，岂不是为他人做嫁衣？

我平时看问题的直观判断灵验率很高，认为此时间节点不宜花千亿人民币去建超级强子对撞机工程，建议我国把它延后些去办。当前要用这么多经费去搞前沿性的一些可应用的技术工程，如研究利用中微子去传输信息。把已知的中微子应用到实践中去，比把未发现的新粒子去应用要相对容易些。

既使我国在十五年内发现了诺奖级的新粒子，也不见得能在二十年内能把它应用到广泛实用性的信息领域去，有什么比先进的信息技术、生物工程和智能重要呢？不会闹笑话把末来可能会发现比希格斯玻色子更微观的粒子留着应用到机械领域去吧！科学家的思想和建义可不要太机械了哦！

可以预想到的是，美国和欧州人在未来十年内不会投入更多的钱到强子对撞机试验中去，在这方面他们的心血将越来越变凉，也很清楚发现更微观的粒子代价越来越高。或许获得过诺奖的杨院士全面考虑过这些问题，而有些国内学者一心想寻求自身专业 探索 的快感。

虽然研究新粒子是去了解微观问题，但要作出宏观规划方面的考虑！慎重、慎重、千万要慎重！

就在11月3日上午主张建造环形电子对撞机的高能所所长、中科院院士王贻芳接受多家媒体采访，被提问最多的问题还是关于我国要建造的环形电子对撞机。
那么为什么主张建造这个对撞机哪？
高能物理要想发展，并且走在前沿就绕不过粒子物理标准模型，这个模型包含了61种基本粒子，其中包括了三大基本作用力的传播子以及组成物质的基本粒子，其中还有一种粒子比较特殊，那就是希格斯粒子，这个粒子又被称为上帝粒子。

希格斯粒子1964年被提出，2012年欧洲核子中心宣布大型强子对撞机（LHC）发现了希格斯粒子。这种粒子从被提出到发现花费了将近50年的时间，至此粒子物理标准模型的最后一块“拼图”被找到。接下来的工作就是要研究希格斯粒子的性质，这对于该领域的科研专家来说是一块大蛋糕，很可能会诞生两到三个诺奖。那么既然要研究希格斯粒子的性质，那么首先就要撞出大量的希格斯粒子，我国可能建造的环形正负电子对撞机一期完成后运行后可以得到至少100万个希格斯粒子。

为什么有人反对建造环形正负电子对撞机哪？
反对人中的代表就是杨振宁，杨老认为建造环形正负电子对撞机资金投入太过于巨大，和我国正在发展的国情不匹配，也会给其它基础科学的经费投入造成影响。并且我国目前在该领域内的专家数量远远不够，即使建造成功后也会需要大量其它国家的科研人员，为他人作嫁衣。

在昨天上午王院士的采访新闻中，他特意强调了一件事情，那就是环形正负电子对撞机的资金投入问题并不是像网上所说消耗数千亿，经过多次估算资金需求大约是360亿人民币。如果在一期运行后取得很好的成就，还可以把电子对撞机变成质子对撞机，继续进行研究，当然这360亿元中不包含后期的投入。

关于环形正负电子对撞机是否建造，并没有谁对谁错的问题，至少现在是看不出来的。即使现在开始建造完成一期工程也要到2030年，之后花费十年的时间运行取数据，二期工程将在2040年开始，至少要在四五十年后才能去评论建造环形正负电子对撞机的正确与否。

粒子对撞机（CEPC）到底造不造，已经争论了几年了。支持一方是中国科学院高能物理所所长、中国科学院院士王贻芳教授、反对现在造对撞机一方是杨振宁先生。双方都曾公开发表过意见与看法，但是从理由上，杨先生的意见更为的中肯一些。

不是不造对撞机，也不是造对撞机没用，杨先生的看法是不支持现在造对撞机，因为耗费巨大，并且每年也需要大量的经费。譬如欧洲的LHC，前前后后6000余名物理学家与研究学者在那里工作过，每年需要一大笔钱来做研究经费，LHC最大的成果就是2013年发现了希格斯粒子。当初美国也曾想在上世纪九十年代建造一个当时世界上最大的对撞机SSC，但后来由于某些原因撤销了这个计划，原本已经在建造的SSC被迫停止，30亿美元打了水漂，虽然美国没有建成大型粒子对撞机，但是人家的基础科学研究丝毫不弱于欧洲。

建造粒子对撞机不仅是建造费用，还有后续的经费支出、维护维修、升级费用等等，这些加起来确实不是一个小数目，这也是杨先生反对的原因之一。

造不造不是我们能说的算的，造了确实有好处，可以吸引很多的学者、物理学家前来研究，也有助于我国培养相关人才，更有可能发现新的物理现象，提出新的物理问题。不造也有理由，不是不造，是不在现在造。

理论物理学家废纸，实验物理学家费电，然而理论最终都需要实验来证明其正确性，高能物理的理论就是严重依赖实验的典型，当物理学家们预言一种新的粒子之后，造价上千亿的对撞机就要开始漫长的验证之路。

“上帝粒子”从上个世纪下半叶被预测存在后，一直到2013年才被造价60亿美元的欧洲大型强子对撞机所发现，并且这个发现只是证明了上个世纪某些高能物理理论的正确性，对于目前的人类文明来说没有一点实质性的好处。

物理学注定就是一个烧钱的学科，高能物理的目的之一就是研究微观粒子，而微观粒子只能通过对撞机来产生，并且随着理论的升级现有的对撞机功率是不足以验证已经升级了的理论的正确性的，唯一的办法就是花更多的钱造更强大的对撞机验证更先进的理论。

欧洲目前已经准备再建造一个210亿欧元的对撞机来做高能物理，而中国的王贻芳院士支持建造的大型对撞机将耗资1300亿人民币币，这还不算建成后的维护费。

从长远来看大型对撞机会肯定是要制造的，但前提是我们有这些“闲钱”去建造它，其实杨振宁建议的是中国在三五十年后再建造大型对撞机，因为那时候肯定比现在国强民富。

某种意义上来说物理学家就是地球上最开心的人，虽然他们动动嘴就能让国家花费上千亿建造大型对撞机，但是 历史 已经证明一个国家如果不注重科学技术就是要挨打的，所以也只能“痛并快乐着”

不造

其实根本不是造的问题，有钱当然要造。问题是，我们是不是得花那么多造。
为啥造价昂贵？
其实我们平时买机械产品，都会有一个精度的说法，尤其是精度越高，造价就越贵。而我们知道，高能物理的研究是在亚原子级别的，电子和质子的尺度都在10的15次方上下，而要控制它们往一个方向上迎头撞到一起，这个技术难度不是一般的高。整个操作要比市面上几乎绝大多数的仪器的误差还要小得多，所以仅仅从这一点上看，它就不会便宜。

其次，它的耗电量运营成本维护成本也搞得离谱，毕竟是要在这么小的尺度内实现操作。这后期的投入都不会小。

目前最有名气的对撞机是LHC，全场27KM。它的造价折合人民币就过了千亿。

成本和收益的考虑
其实要不要造这个问题，如果仅从学术研究的角度考虑，那是一定要造的，因为它一定会对基础物理的研究有帮助的作用。

但是很多事情并不是说，有必要就一定要造。因为这也要考量成本和收益的。对撞机其实就是一种成本相当高，但是收益未可知的项目。很多国家其实都是看哪个项目最有可能有可观的成果才做哪个的。

而我们国家在引力波，黑洞，量子通信，暗物质，暗能量方面的投入都过了千亿。如果还在这方面继续投入的话，某种程度是没啥问题，但确实会增加很多科研经费。

而杨振宁觉得，高能物理如果还是用对撞机，不仅效益不大，而且费钱费力，如果把这些钱都投入到其他更需要钱更能出成果的领域，那岂不是更好？

当然不造。花钱多而且大概率要大比例超支还是第二位的问题，第一位的问题是：这东西有啥用啊？

说是支持高能粒子研究，问题是，高能粒子研究已经几十年没有能够影响人类生活支持应用学科发展的成果了。就拿王院士要花几千亿“进一步测量”的“希格斯粒子”来说，这东东2012年发现，也是号称多么伟大多么超级的成果的。对这些高大上我们完全无异议，我们关心的是：这东西发现至今也若干年了，别说有什么实用价值了，有谁能搞清楚这东西可能对应用学科对人类生活产生什么影响吗？

搞工程的都知道，成本和收益是可行性研究最根本的两个问题。如今对撞机的成本明摆着极其高昂，而且大概率要大比例超支；收益方面更糟糕，根本没有什么明确的新目标，压根是“撞了再说”。唯一能提出来的是对希格斯粒子之类“进一步测量”，可是这些要花海量资源“进一步测量”的对象，是几十上百年里没人能搞清楚有什么用的玩意。

成本高昂，超支风险极大，收益却连一个基本的方向甚至思路都没有，这种东西，别说项目审批是否能通过了，连审批流程都不可能进入才对。搞工程的人谁要是敢提交这么一份申请，信不信立项委员会的人能直接把申请掼你脸上？

对撞机是一种粒子加速器，可以将正反粒子加速到很高的能量然后让正反粒子迎头相撞。大型粒子对撞机是高能物理实验的最强有力设备，同时也被很多人视为烧钱的无底洞。不仅建造对撞机需要大量的资金，后期的使用及维护也要消耗大量资金，并且对更高能量的追求是粒子物理学家的不懈努力。

电子、质子的尺寸很小，目前实验测量到的它们直径的上限要小于十的负15次方米，要让这样小的粒子迎头相撞，必须将它们限制在很窄的范围内运动。目前世界最大对撞机欧洲大型强子对撞机LHC是设计成环形的，其周长达到了27千米，里面接近光速运动的正反质子流，宽度是在纳米（十的负9次方米）的数量级。仅凭这一点就可以感受到其需要有多么高超的技术，这背后当然也需要有资金去进行技术支撑。

环形对撞机的优势是可以通过改变磁场及电场的强度让粒子在固定的环内多次加速，磁场越强、环的半径越大就越能够将粒子加速到更高的能量。为了获得更强的磁场，需要将一些材料冷却到零下二百余摄氏度，以期用通电后的超导体产生强大的磁场。另外，对撞机的环内还需要保持高真空，还需要对海量的数据进行记录。等等严格要求使得对撞机是一个耗电大户，欧洲大型强子对撞机运行起来耗电功率能够达到200兆瓦。

更可怕的是，粒子物理学家对更高能量对撞机的追求似乎是没有止境的，他们不满足于欧洲大型强子对撞机的能量，还要建造周长达到100千米的超大型对撞机。这台对撞机若是真的建成了，后期维护及使用也是一笔巨大的开支。

对撞机对人类认识物质世界的基本组成发挥过关键的作用，在上帝粒子希格斯粒子被发现后，粒子物理的标准模型取得了巨大的成功。虽然关于希格斯粒子还有很多工作需要去做，不过和之前比起来，高能物理的确是遇到了瓶颈期。一些理论预言的存在与粒子相对应的超对称粒子，并且希望用对撞机发现这样的粒子。可事实上，在大型强子对撞机的实验中根本没有发现过超对称粒子存在的痕迹，几乎宣判了超对称粒子的死刑，这让支持超对称理论的物理学家甚是失望。至于还要不要建造超大型对撞机，支持和反对的还在争论着，我等保持观望即可。

物质是金属态氢离子聚合形成的。

高能粒子对撞机没有正确的物理理论指导，是“盲人摸象”！

Ⅳ 绝对零度非常可怕，人类是如何测量出来的呢

在欧洲的的瑞士日内瓦近郊，坐落着一座大型粒子加速器，江湖人称LHC。LHC的周长达到了27公里，每当投入工作时，周围居民楼的电灯泡都会暗不少。

Ⅳ 希格斯玻色子

        早在1960年代，英国科学家彼得·希格斯就从理论上提出“希格斯玻色子”存在的可能性。但是，在实验中真正确认该粒子的存在， 则一直要等到2013年。

        2010年，意大利物理学家托马索·多里戈宣称，美国费米实验室的万亿电子伏加速器（Tevatron）可能已经发现了希格斯玻色子。但当时的发现仅限于3倍标准差，因此没有在科学界获得认可。

        直到2013年，欧洲核子研究组织确认发现希格斯玻色子时，其发现的可靠性达到了5倍标准差。因此这些物理学家们才敢向世界大方宣布，我们终于证实了“上帝粒子”的存在。

        为什么2倍标准差和5倍标准差相差很大？原因在于，科学家们为了寻求某一种发现，他们可能会试上成千上万次实验。以希格斯玻色子为例，理论上该粒子仅会在每100亿次碰撞中产生一次。因此为了证实希格斯玻色子的存在，物理学家们设计的粒子对撞机需要重复上千万亿次数级别的碰撞。

        在任何实验中，都有运气的成分，因此也可能会导致虚假的发现。重复实验的次数越多，偶然碰到假象的概率也越高。这就是为什么物理学家们需要把检验标准提高到5倍标准差，确保该实验结果在统计学上能够过关的原因所在。

        “5倍标准差”规则，背后有非常强的逻辑性。但是这个规则，并没有被金融研究行业采纳。目前绝大部分的金融量化研究，都还是以“2倍标准差”作为接受实验结果的标准。这就导致很多金融研究得出的结论并不一定经得起推敲。

Ⅵ ATLAS实验的主要目标及作用是什么

ATLAS实验的主要目标是探索形成我们宇宙的物质的基本特性和基本作用力，包括寻找和研究假想中的希格斯粒子。科学家希望，从加速器内巨大碰撞中出现的粒子里能够包括一种叫做希格斯的玻色子，因为根据粒子物理的标准模型，正是希格斯导致了质量的产生。ATLAS探测器将用于测量这些碰撞的碎片，用以寻找希格斯玻色子和超对称粒子等超出了标准模型的新物理现象，科学家希望用该实验装置去验证万物统一理论。

ATLAS实验还将探索物质和反物质之间的差异、宇宙“大爆炸”初期产生的夸克—胶子等离子体，以及进一步探讨自发对称破缺和各种粒子质量的来源，探索新的规范玻色子，研究新发现的顶夸克及相应层次粒子的各种特性等。

Ⅶ 粒子对撞机中撞出的美妙粒子轨迹，科学家是如何来分析轨迹的

我们的世界，如沙滩、人类、行星以及星系，仅由三种基本粒子组成。它们是电子、上夸克和下夸克。这三种粒子组成了原子、分子、化合物，以及宇宙的任何物质。

物理学家为了探索、发现和量化基本粒子，建立了一种将微观粒子加速对撞的高能物理实验装置，即粒子对撞机。其作用是在高能加速器中积累并加速粒子流，达到一定能量时使粒子对撞，产生科学家预期的效果。

例如设在瑞士的欧洲联合核子物理中心CERN（又称欧洲粒子物理实验室）。它的大型强子加速器LHC，是目前全球最大的、能量最高的粒子加速器。它的加速环形隧道位于地下，长度达27公里。

换句话说，每一种粒子都有自己独具特征的、可以辨别的轨迹。每当碰撞出一种新的、很明显有未识别的轨迹时，轨迹的偏转角度、长度、曲率等参数，就会给出这种粒子的质量和行为特征线索。科学家利用了这种分析方法，如果理论所预言的某种粒子一旦真的在加速器中产生出来，它很快就被“识别身份”。

比如，2012年在物理学界引起轰动的希格斯粒子的发现，被标榜为这个时代最伟大的发现之一，其成果正是在CERN取得的。物理学家希格斯（Peter Higgs）在55年前预言了希格斯粒子的存在，它是粒子物理标准模型的拱顶石。

Ⅷ 希格斯玻色子是什么

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。

它是标准模型中最后一种未被发现的粒子。它可以帮助解析为何其它粒子会有质量。

拓展资料

希格斯玻色子（英语：Higgsboson），别称上帝粒子（Godparticle）。

物理学家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，并将质量赋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。2012年7月2日，美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布，该实验室最新数据接近证明被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。2013年2月4日，该实验室确认上帝粒子的存在。

Ⅸ 世界上最大的粒子物理探测器ATLAS具有什么特点

人类制造的最大科学仪器是什么。有人会举出直线粒子加速器、正负电子对撞机、大型强子对撞机等。不过，严格地说，它们都属于组装仪器，即由许许多多单体的科学仪器和设备组合而成。

迄今人类已制成的最大单体科学仪器应该是欧洲核子研究中心大型强子对撞机中的一个名为“ATLAS”的粒子探测器。

大型强子对撞机是目前世界上在建的体积和功率最大的粒子加速器，隧道长达27km。建成后的对撞机，可以让两束质子或像铅这样的重离子流按相反方向沿环形隧道运行，每运行一圈粒子都会获得更多的能量，最后将质子加速到光速的几分之一，使两束射线以高达14万亿eV的能量迎头相撞，用来模拟“大爆炸”发生后的宇宙情形，获得相当于宇宙“大爆炸”后十亿分之一秒内爆发出的巨大能量，用以击碎基本粒子。在强子对撞机上的4个对撞点安装有4台实验用探测器，分别名为ATLAS、CMS、ALICE和LHC-B。每个探测器的体积都很大，其中最大的就是ATLAS，它长46m、高25m、质量约7000吨，相当于一座4层大楼，造价约合4.3亿美元。中国科学家参与了ATLAS探测器的建造工作。

该探测器的构造包括测量带电粒子动能的内径迹室、测量粒子所带能量的量能器、识别和测量μ子的μ子谱仪和使带电粒子弯转以进行动能测量的磁铁系统等。能够对每秒钟发生数十亿次的质子撞击进行采集和分类。因为每次撞击都会使释放的数百颗粒子飞入探测器，撞击产生的粒子留下的痕迹或释放的能量将被记录下来。综合其能量和动量信息，研究人员可以还原出质子撞击发生后的情景，推导出哪些粒子是迅速生成的。

ATLAS实验的主要目标是探索形成我们宇宙的物质的基本特性和基本作用力，包括寻找和研究假想中的希格斯粒子。科学家希望，从加速器内巨大碰撞中出现的粒子里能够包括一种叫做希格斯的玻色子，因为根据粒子物理的标准模型，正是希格斯导致了质量的产生。ATLAS探测器将用于测量这些碰撞的碎片，用以寻找希格斯玻色子和超对称粒子等超出了标准模型的新物理现象，科学家希望用该实验装置去验证万物统一理论。

此外，ATLAS实验还将探索物质和反物质之间的差异、宇宙“大爆炸”初期产生的夸克—胶子等离子体，以及进一步探讨自发对称破缺和各种粒子质量的来源，探索新的规范玻色子，研究新发现的顶夸克及相应层次粒子的各种特性等。