解釋質量從何而來的人
提出「上帝粒子」的希格斯於前天4月8日,以94歲高齡去見上帝了。以下我重新改寫之前發表於《科學史上的今天》的文章,再次回顧希格斯粒子的發現。 1960年代,物理學家用夸克、電子、微中子、光子、……等基本粒子,建立了粒子物理的標準模型,不但可以描述物質的組成,也一併解釋了強核力(讓原子核內的質子與中子結合在在一起)、弱核力(讓放射性元素產生衰變)、電磁力(電場與磁場的產生及交互作用)這三種基本作用力。例如強核力的媒介是膠子、弱核力則是透過W玻色子及Z玻色子,而電磁力其實是光子的交換。 標準模型可說是最成功的理論模型,關於這三種基本作用力的實驗結果都和這套理論吻合,而且模型所預測的那些應該存在的粒子,也果真在二十年內一一於粒子對撞實驗中現身——除了希格斯粒子。 希格斯(Peter Higgs)於1929年出生於英格蘭,1954年在倫敦國王學院取得物理博士學位後,輾轉任職於幾間大學,最後於1960年到愛丁堡大學任教,一直待到1996年退休。他在愛丁堡開始思考一個令物理學家頭痛的問題:負責傳遞傳遞作用力的粒子屬於波色子,理論上應該沒有質量,但是實驗顯示W玻色子及Z玻色子有質量,這個矛盾該如何解釋?