94歲諾獎得主希格斯去世，曾預言「上帝粒子」的存在
机器之心發表於2024-04-10
一位 94 歲偉大科學家的逝世，引發了人們廣泛的哀思。
4 月 10 日訊息，諾貝爾物理學獎得主、著名物理學家彼得・希格斯（Peter Higgs）於週一去世，享年 94 歲。希格斯因提出希格斯玻色子也被稱為「上帝粒子」而聞名。根據愛丁堡大學的一份宣告我們得知（彼得・希格斯是該校的榮譽退休教授），希格斯經歷短暫的生病後，於 4 月 8 日星期一在家中安靜的離開。
對於老爺子的去世，愛丁堡大學校長 Peter Mathieson 沉重的表示：「彼得・希格斯是一位傑出的科學家 —— 一位真正有天賦的科學家，他的遠見和想象力豐富了我們對周圍世界的認識。他開創性的研究激勵了成千上萬的科學家，他的貢獻將繼續激勵一代又一代的後來人。」歐洲核子研究中心 (Cern) 總幹事、2012 年幫助發現希格斯玻色子的 Atlas 實驗前領導人 Fabiola Gianotti 教授表示：「除了在粒子物理學上的傑出貢獻，彼得還是一個非常特別的人、一個極其謙遜的人、一個偉大的導師，以及一個以非常簡單和深刻的方式解釋物理學的人。」1964 年，希格斯預言了一種新型粒子的存在，即後來被稱為「希格斯玻色子」的粒子。但是經歷大約漫長的 50 年，2012 年歐洲核子研究中心大型強子對撞機的實驗才證實了希格斯玻色子的存在。希格斯也因這項工作於 2013 年與 Francois Englert（獨立提出相同理論的比利時物理學家）共同獲得諾貝爾物理學獎 。
其實，雖然希格斯在科學界赫赫有名，但他是一個非常害羞的人，不喜歡大驚小怪，在宣佈得諾獎訊息的那天，他表現的非常平靜，離開家去利斯吃了一頓安靜的午餐，包括湯和鱒魚，在回家的路上被一位前鄰居攔住，告訴了他這個訊息。彼得・希格斯於 1929 年 5 月 29 日出生在英格蘭東北部的紐卡斯爾。他的父親是英國廣播公司的電氣工程師，母親是一位居家主婦。希格斯從小就表現出對數學和科學的濃厚興趣，喜歡閱讀父親的教科書，先於學校老師授課前學習數學和微積分。希格斯童年時患有氣喘，後來因為父親工作的緣故，全家在第二次世界大戰期間搬離泰恩河畔紐塞，他也因此沒有繼續在學校接受教育。希格斯的父親後來居住在貝德福德，希格斯與母親則留在布里斯托爾。希格斯就讀於布里斯托爾著名的可安文法學校，著名物理學家狄拉克曾早於他 30 年在此學習。「我在學校的榮譽板上看到過他的名字，出於好奇，很想了解他做出什麼貢獻。」於是，希格斯對物理產生了興趣。 17 歲時，希格斯進入倫敦市學校就讀，專研數學。1945 年，布里斯托爾大學的兩個物理學教授內維爾・莫特 (Neville Mott) 和塞西爾・鮑威爾 (Cecil Powell) 公開討論過關於原子彈的科學背景。鮑威爾隨後還做了一系列關於發現奇異粒子和宇宙線的公眾講座。希格斯積極參加這些講座和討論，這些經歷更加激發了他對物理學的興趣。 希格斯於 1950 年以一等榮譽學士學位從倫敦大學國王學院物理系畢業。然後分別在布里斯托大學和倫敦大學國王學院學習物理，並於 1954 年獲得博士學位。1960 年，希格斯返回愛丁堡大學擔任講師並於 1980 年成為愛丁堡大學教授，在此工作生活直至退休。希格斯在 1983 年成為英國皇家學會會員，並在 1984 年獲得盧瑟福獎。希格斯在 1991 年成為英國物理學會會員，然後在 1996 年成為愛丁堡大學榮譽退休教授。為紀念希格斯對學校物理系做出的貢獻，愛丁堡大學設立的新的理論物理研究所以他命名（Higgs Centre for Theoretical Physics）。
彼得・希格斯和斯蒂芬・霍金教授在倫敦科學博物館。如今兩位物理學巨匠都已作古。霍金曾和美國物理學家凱恩打賭，認為希格斯玻色子不可能存在，結果霍金為此輸了 100 美金。1964 年，年僅 34 歲的希格斯還是愛丁堡大學物理系的一名年輕成員，由於對粒子理論和宇宙中大多數構件具有質量的機制的不合時宜的迷戀，他被同事們視為「有點古怪，也許是胡思亂想」。某個週末，希格斯在徒步中獲得靈感，提出了一個驚人的假說。他認為，就像水中的物體運動時會遇到阻力，讓運動變得困難，粒子穿行於空間中也應該承受某種「阻礙」，需要有所付出才能獲得加速度，在宏觀世界中體現為「質量」。他將這種使空間中的物質獲得質量的機制，稱作「希格斯場（Higgs field）」。有人把「希格斯場」形容成一塊像木頭那樣擁有「紋理」的空間，順著紋理運動的粒子質量為零，比如傳遞電磁相互作用的光子，總是高速飛馳；而那些逆著紋理運動的粒子則擁有較大的質量，比如傳遞弱相互作用的 W 玻色子和 Z 玻色子。希格斯場中紋理的方向取決於一種被稱為對稱性自發破缺的過程。在早期宇宙中，希格斯場是各向同性的，但是大爆炸之後，這種對稱性很快地就自發破缺掉了。非常相似的情形是，一支豎立的鉛筆在傾倒時，原有空間嚴格的對稱性便自發地破缺了，同時也在空間中定義出一個方向來。希格斯場本身也會以一種新粒子的形式凝聚出來，這種粒子就是「希格斯玻色子（Higgs boson）」，猶如質量之源。
2007 年，彼得・希格斯教授在愛丁堡大學的辦公室裡，在他身後的黑板上描述了希格斯模型。對許多普通人來說，這些概念似乎晦澀難懂，與日常生活毫無關聯。其實，希格斯機制不僅是物理學的一場革命，更關乎宇宙的本質，包括我們每個人 —— 如果沒有希格斯玻色子，幾乎所有的粒子都沒有靜質量（如同光子），這意味著無法存在由夸克形成的穩定原子核。按照這種假設，電子的靜質量為零意味著不能形成原子、分子等。這樣，宇宙中就沒有恆星和行星等星體，也不會存在地球。具有諷刺意味的是，希格斯的開創性論文被歐洲期刊《物理快報》拒絕。然後他新增了幾段關鍵的段落，指出他的模型還預測了我們現在所知的希格斯玻色子的存在。他將修改後的論文提交給美國《物理評論快報》，並被接受。他在 1966 年的後續論文中更詳細地研究了玻色子的性質。雖然希格斯場和希格斯玻色子都無法被直接觀測到，但希格斯堅信他的預言並不斷鼓勵實驗物理學家去尋找這種神秘粒子的蹤跡。歷史證明，這些神秘粒子的發現卻是一個漫長而艱難的過程。 瑞士 CERN 的大型強子對撞機。它為俗稱「上帝粒子」的希格斯玻色子貢獻了關鍵研究多年來，尋找希格斯玻色子一直是物理學的「頭號懸案」。著名物理學家霍金甚至和別人打賭它們並不存在。各國科學家競相追逐，投入巨資建造大型粒子對撞機，製造極高能量的粒子碰撞，希望從億萬次碰撞中尋獲希格斯玻色子的蹤影。這個過程就像在乾草堆裡找一根針，需要過人的智慧和毅力。2012 年，歐洲核子研究中心 (CERN) 的科學家們終於用大型強子對撞機發現了希格斯玻色子的證據。
四輕子衰變，阿特拉斯探測器看到的可能是希格斯玻色子的跡象。
英國物理學家彼得・希格斯和歐洲核子研究中心的大型強子對撞機。發現希格斯玻色子粒子 49 年後，希格斯獲得了 2013 年諾貝爾獎物理學獎。諾貝爾物理學獎評委會稱其「對我們理解物質起源做出了決定性貢獻」，是「人類知識進步的一座豐碑」。在頒獎致辭中，希格斯曾動情地說：「這是一個偉大的時刻，不僅對我，對所有參與這項探索的人，對整個物理學都是一個偉大的時刻。」
發現希格斯玻色子粒子 49 年後，他獲得了 2013 年諾貝爾獎物理學獎希格斯始終保持著簡樸的生活作風，常年一身灰色或黑色西裝。為人謙虛，喜歡不受束縛地獨來獨往，也是一位學究氣十足的學者，一直隱居在象牙塔，沉浸在粒子物理研究中。據說他的第一個兒子出生時，他已經在數英里之外的地方了。他在 80 歲生日時才購買了他的第一臺電腦。宣佈諾貝爾獎的那天，他沒有在家接電話，當一位前鄰居在街上停下來向他表示祝賀時，他的第一反應是困惑：「什麼獎？」作為名譽教授，他有一個電子郵件地址，但從未傳送過電子郵件，甚至沒有瀏覽過網際網路。部門秘書過去必須列印他的電子郵件，他會透過信件回覆。他不喜歡電話。「我討厭被這樣打擾。為什麼人們可以這樣打擾我呢？」因為他們喜歡保持聯絡？「但我不想聯絡，」他曾對記者說。「這是對我生活方式的侵犯，當然原則上我覺得沒有義務接受它。」他也沒有電視，但這並不是因為他對外面的世界缺乏興趣。「我不認為電視是外部世界，」他乾巴巴地說。「我認為它是一件文物。」有人讓他看了《生活大爆炸》，但他沒有留下深刻的印象。作為一個終生的無神論者，他更加不喜歡「上帝粒子」這個說法。「他是一個非常溫和、非常溫和的人，但如果你說一些與物理有關的錯誤的話，他實際上會變得有點頑固，」他的前同事和朋友曾經說道。希格斯已經離我們而去，但他的貢獻就像他所預言的希格斯玻色子，已經成為照亮科學殿堂的一顆永恆明星，熠熠生輝。https://www.theguardian.com/science/2013/dec/06/peter-higgs-interview-underlying-incompetencehttps://www.theguardian.com/science/2024/apr/09/peter-higgs-physicist-who-discovered-higgs-boson-dies-aged-94https://phys.org/news/2024-04-peter-higgs-physicist-god-particle.htmlhttps://phys.org/news/2024-04-peter-higgs-god-particle-died.htmlhttps://arstechnica.com/science/2024/04/nobel-prize-winning-physicist-peter-higgs-of-higgs-boson-fame-dies-at-94/