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希格斯粒子:上帝粒子发现之旅 版权信息
- ISBN：9787568923439
- 条形码：9787568923439 ; 978-7-5689-2343-9
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
希格斯粒子:上帝粒子发现之旅 本书特色
“懒蚂蚁”是重庆大学出版社打造的开放式科普图书品牌，内容涉及自然科学、社会科学和思维科学等领域，面向各年龄层的读者，特别是对世界充满好奇以及想给自己充电的读者们，着力于分享大千世界的各种科学知识、科学理念以及学科历史。“微百科系列·第二季”是一套回顾与展望当代前沿科学发展概貌的系列科普图书，包括7个前沿科技主题，上及宏观的引力波、暗物质、暗能量，下至微观的希格斯玻色子、石墨烯，近有热门的大数据、火星探索，远有地球的星际冲撞之虑……本系列图书由科普畅销书《量子纠缠》的作者布赖恩·克莱格领衔打造，以短篇幅、精要素、趣解读的方式深入浅出介绍人类在上述科学领域的所思(研究历程)、所得(发展概况)、所悟(未来趋势)，让读者从前沿科学的诸多可能性中感受科学、了解宇宙、畅想未来。
希格斯粒子:上帝粒子发现之旅 内容简介
重点推荐：“懒蚂蚁”是重庆大学出版社打造的开放式科普图书品牌，内容涉及自然科学、社会科学和思维科学等领域，面向各年龄层的读者，特别是对世界充满好奇以及想给自己充电的读者们，着力于分享大千世界的各种科学知识、科学理念以及学科历史。“微百科系列·第二季”是一套回顾与展望当代前沿科学发展概貌的系列科普图书，包括7个前沿科技主题，上及宏观的引力波、暗物质、暗能量，下至微观的希格斯玻色子、石墨烯，近有热门的大数据、火星探索，远有地球的星际冲撞之虑……本系列图书由科普畅销书《量子纠缠》的作者布赖恩·克莱格领衔打造，以短篇幅、精要素、趣解读的方式深入浅出介绍人类在上述科学领域的所思（研究历程）、所得（发展概况）、所悟（未来趋势），让读者从前沿科学的诸多可能性中感受科学、了解宇宙、畅想未来。 内容简介：《希格斯粒子：上帝粒子发现之旅》（“微百科系列·第二季”）一书讲述了粒子物理学发展过程中扣人心弦的故事，从古希腊的原子论提出者、在寻找希格斯粒子过程中做出重要贡献的人，到欧洲核子研究中心——现代拥有竞争力的科研单位之一，以及它在寻找希格斯粒子过程中做出的贡献。《希格斯粒子：上帝粒子发现之旅》通过讲解大型强子对撞机的建造过程，将科研进展和欧洲核子研究中心的发展结合在一起，揭示了粒子物理学如何从傲娇的天才领域发展成为当今全世界共同攻克的重要方向。作者简介：詹姆斯·吉利斯（James Gillies），欧洲核子研究中心战略规划与评估部门的成员，欧洲核子研究中心专业科学作家。
希格斯粒子:上帝粒子发现之旅 目录
1 爆炸性新闻
2 原子
3 浴火重生
4 新实验室的诞生
5 大型机器的问世
6 理论背景
7 新生事物
8 从“十一月革命”到 W 粒子和 Z 粒子
9 希格斯粒子的竞赛
10 超级对撞机！
11 实用性何在？
后记 下一个成果将是什么？
拓展阅读
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希格斯粒子:上帝粒子发现之旅 节选
大型强子对撞机是欧洲核子研究中心的旗舰研究仪器。大约四年前，它因各种原因而遭人非议。作为世界上*大的科学探究仪器，它的价格也与之相当，并且作为 100 多个国家、数千名科学家和工程师的全球合作项目的主办方，完全掳获了公众的注意力。对许多人而言，欧洲核子研究中心对我们所居住的奇怪而奇妙的宇宙的探索，代表了人类真正的精神力量，即当人类抛开分歧，努力实现一个共同目标时人类所拥有的团结协作模式。然而，对另一部分人而言，这是不负责任且危险的，甚至让人联想到《圣经》中巴别塔的故事：一种对神的傲慢和冒犯。 不管人们怎么想，*终的结果是全世界的眼睛都盯着欧洲核子研究中心。对这一特别结果的公布，并未放在实验室的主礼堂内向一群作为独家观众的物理学家平静地进行，而是将其置于更大的场面中公布。 粒子物理学研究的时间跨度很长。大型强子对撞机的设想始于 20 世纪 70 年代末，其主要研究目标甚至可以追溯到 1964 年。那一年，罗伯特·布劳特、弗朗索瓦·恩格勒在《物理评论快报》杂志上合作发表论文，同时，彼得·希格斯也独立发表了一篇论文，他们都提出了一种给基本粒子以质量的机制。为何要关心这个问题呢？因为我们自身，以及我们在宇宙中所看到的一切，都是由基本粒子构成的，没有质量，这些粒子就无法形成任何固体。换句话说，我们将不存在。 从 20 世纪 60 年代初开始，对质量的解释被列为基础物理学中*紧迫的谜题之一，几乎要花费半个世纪的时间才能解开。所幸，物理学家通常都很有耐心。任何实验若要提供实验证据来证实布劳特、恩格勒和希格斯的想法，在此以前至少需要十年的理论工作。直到几十年后，才能靠科学技术制造出*终解开谜团的仪器。 大型强子对撞机的研发始于 20 世纪 80 年代中期，而实验则始于 20 世纪 90 年代初。该项目在 1996 年得到全面批准，不久之后就开始施工。到 2008 年，这台机器已准备就绪。同年 9 月 10日，在全世界媒体的关注下，粒子束开始了**次循环。这是欧洲核子研究中心激动人心的一天。“又是在办公室的一天，嗯？”大型强子对撞机项目负责人林恩·埃文斯在我下班回家的路上问我。但这种喜悦是短暂的。仅仅 9 天之后，大型强子对撞机就遭遇了一次故障：一次氦气泄漏导致机器大面积损坏，之后花了 1年时间才得以修复。与此同时，在美国的费米国家加速器实验室里另一台非凡的粒子对撞机——万亿电子伏加速器，于 1985 年首次启动便声名大振，现在正准备进行*后一次努力，以期发现希格斯粒子。发现希格斯粒子将证实布劳特、恩格勒和希格斯的观点是正确的。比赛开始了。 尽管粒子物理学理论非常清楚地表明，在大型强子对撞机的粒子碰撞能量中必须有一种质量机制，但希格斯粒子有一个关键特征是我们无法预测的：粒子的质量。它很可能存在于万亿电子伏加速器的能量范围之内——当时没有人能*终确认。但如果希格斯粒子真的存在，那么它肯定是在大型强子对撞机的能量范围以内。粒子物理学中，货币就是质量和能量，汇率就是光速的平方，这就是爱因斯坦的著名方程式 E=mc2 告诉我们的，因此，用粒子加速器能将集中在一个狭小空间内的能量转换成新的粒子形式。加速器的能量越高，产生的粒子质量就越大，大型强子对撞机的碰撞能量是万亿电子伏加速器的 7 倍。 2009 年年底，大型强子对撞机复仇似的回归竞争中。记录迅速落后了，2010 年 3 月 30 日研究人员开始收集数据。那种灵光一闪“哇，找到了”的基础物理研究时代早已过去。在现代粒子物理学的研究中，新发现通常来自对大量数据的细致分析，以寻找已知物理学中无法解释的细微信号。就像现代科学研究的其他所有领域一样，“发现或找到”是需要耐心的。 大型强子对撞机表现得越来越好，数据滚滚而来，但没有人去看数据在说些什么。不到必要之时，研究员都选择避开去看主要的分析。科学家这样做的原因是，人类常常擅长发现并不存在的东西，进而歪曲对它的理解，以符合自己的先入之见。算法是没有这种主观偏见的，用它们进行分析的结果值得信赖。 研究员们紧张的眼神同时望向大西洋彼岸，寻找费米国家加速器实验室里可能取得的进展，但那里一片寂静。到 2011 年春，来自欧洲核子研究中心和费米国家加速器实验室的综合分析仍旧找不到希格斯粒子存在的蛛丝马迹。研究员们已经将质量范围缩小到 114 ～ 157 GeV，而达到 185 GeV 就会弹出一个小窗口。十亿电子伏（GeV）是粒子物理学中使用的质量单位。日常生活中，它是极其微小的。1 克中有超过 5 000 万亿 GeV。但是在基本粒子的世界里，如果希格斯粒子存在的话，那么它是非常重的。质子和中子是原子核的基本组成部分，质量只有 1 GeV；当达到 185 GeV 时，我们看到的就是像钨这样重的金属原子了。 2011 年，希格斯粒子已无处可藏，全球粒子物理学界的每一个人都知道，ATLAS 和 CMS——它们代表大型强子对撞机上的两个探测器——肯定会在孟买的夏季大型会议上公布它们的发现结果，而它们的竞争对手——费米国家加速器实验室的两台机器 D0（dee-zero）和 CDF——也会如此。 会议一个接一个地开了，但还看不到任何进展，分析工作继续忙碌地进行着。2011 年 12 月 13 日，欧洲核子研究中心组织了一次希格斯粒子*新研讨会，以满足全球物理学界对研究进展的好奇心。网络上参与的人数达到了全世界物理学家的十倍，人们了解到希格斯粒子的质量范围被压缩到 115 ～ 130 GeV，欧洲核子研究中心的两项实验都报告说，研究员们可能在大约 125 GeV 的范围内看到一些新的蛛丝马迹。信号太微弱了，实验尚无法确定，但人们已经感觉到一丝兴奋。这很吸引人，但每个人都在努力保持平静。新的物理信号不断出现，随着研讨会的临近，有人评论道，如果希格斯粒子真实存在的话，我们明年就会知道。 2012 年 4 月 5 日，大型强子对撞机作为世界上唯一的高能粒子对撞机开始恢复运行。费米国家加速器实验室的万亿电子伏加速器于 2011 年 9 月 29 日收集了*后一批数据，虽然 D0 和 CDF的分析仍在进行中，但似乎*终要依靠大型强子对撞机证明希格斯粒子的存在。人们的目光越来越集中在欧洲核子研究中心身上。 就像暴风雨前的春季和初夏会比较平静一样，数据传入和分析正在进行，但来自实验室的消息很少。不仅分析团队的分析是保密的，而且为了确保每一个分析都是独立的，研究人员也会尽可能长时间地保守秘密。他们这样做，是因为可重复性对科学实验至关重要：如果在一个实验里观察到了某些东西，而在另一个实验里却没有观察到，那么很可能是实验员在分析时犯了错误；但如果在两个完全独立的实验中观察到了相同的东西，那么这个结论很有可能是真实的。 每个实验项目都分别向欧洲核子研究中心总干事报告进展情况，随着夏季会议季的再次临近，我们决心做点儿什么。就在那时，我那位来自 OPAL 实验室正在做 CMS 实验的老朋友打断了我的园艺工作。 ……
希格斯粒子:上帝粒子发现之旅 作者简介
詹姆斯·吉利斯（James Gillies），欧洲核子研究中心战略规划与评估部门的成员，欧洲核子研究中心专业科学作家。
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