发现「上帝粒子」的诺贝尔物理学奖得主希格斯病逝

#两岸国际【Now新闻台】发现「上帝粒子」的诺贝尔物理学奖得主希格斯病逝，终年94岁。来自英国的希格斯在1964年提出赋予物质质量的「希格斯玻色子」，亦即「上帝粒子」理论，但直至2012年欧洲核子研究组织的大型强子对撞机才证实「上帝粒子」的存在，希格斯凭著这个理论，在2013年同另一名物理学家共同获颁诺贝尔物理学奖。希格斯是爱丁堡大学的荣誉退休教授，大学发声明说希格斯因病本周一在家中离世，又形容他是一位真正有天赋的科学家，他的远见和想像力丰富了世人对世界的了解。

提出“上帝粒子”理论的著名物理学家彼得・希格斯逝世，享年 94 岁

提出“上帝粒子”理论的著名物理学家彼得・希格斯逝世，享年94岁诺贝尔物理学奖得主、著名物理学家彼得・希格斯（PeterHiggs）于周一去世，享年94岁。他因提出“上帝粒子”理论而闻名，该理论有助于解释宇宙大爆炸后物质是如何形成的。1964年，希格斯预言了一种新型粒子的存在，即后来被称为“希格斯玻色子”的粒子。但直到近50年后，大型强子对撞机才证实了这种粒子的存在。希格斯理论解释了构成物质的基本亚原子粒子如何获得质量，该理论是描述世界构成原理的“标准模型”的核心部分。希格斯教授1964年的开创性论文论证了“基本粒子通过一种新亚原子粒子的存在获得质量”，这种粒子后来被称为希格斯玻色子。2012年，欧洲核研究组织(CERN)的科学家们宣布，他们终于在位于瑞士和法国边境地下27公里长的隧道中，利用耗资100亿美元建造的粒子加速器发现了希格斯玻色子。这成为几十年来物理学领域最重要的突破之一。2013年，希格斯因这项工作与独立提出相同理论的比利时物理学家弗朗索瓦・恩格勒特(FrancoisEnglert)共同获得诺贝尔物理学奖。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

物理学家观测到“不可观测”的量子相变

物理学家观测到“不可观测”的量子相变1935年，两位当时最著名的物理学家爱因斯坦和薛定谔就现实本质产生了争论。爱因斯坦认为宇宙是局域性的，一个地方发生的事情不会立即影响遥远的另一个地方。薛定谔认为量子纠缠与局域性的假设相悖。当一对粒子发生纠缠时，测量其中一个粒子会立即影响到另一个粒子，无论它身在何处。这违背了爱因斯坦关于传播速度无法超越光速的铁令。爱因斯坦不喜欢不受范围限制的纠缠，他将其称之为幽灵，认为量子力学理论是不完整的。今天的物理学家基本上解决了该问题，纠缠不会在遥远的地方产生立即的影响，它无法在遥远距离上实现特定结果：它只是传播该结果的知识。过去几年一系列的理论和实验研究揭示了纠缠的新面孔：它不是成对出现，而是以粒子星图的形式出现。纠缠通过一组粒子自然传播，建立了一个复杂的临时网。如果你测量粒子的频率足够多，你能阻止网的形成。这种网状非网状的状态令人想起物质的液态固态。网状与非网状的转变代表着信息结构的变化，这是信息的相变。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

追逐幽灵粒子：新发现可帮助回答物理学中最令人困惑的问题之一

追逐幽灵粒子：新发现可帮助回答物理学中最令人困惑的问题之一由明尼苏达大学双城分校理论物理学家领导的一个团队发现了一种寻找轴子的新方法，轴子是可以帮助解决这个谜团的假想粒子。与费米拉布国家加速器实验室的实验研究人员合作，物理学家们的新策略为在粒子对撞机实验中检测轴子开辟了以前未曾探索过的机会。研究人员的论文在美国物理学会出版的同行评审科学杂志《物理评论快报》上发表并作为编辑的建议。明尼苏达大学的研究人员寻找假设的轴子的新方法包括测量粒子"衰变"为两个μ子，这些粒子基本上是电子的较重版本--如上图所示。资料来源：明尼苏达大学的雷蒙德-科"作为粒子物理学家，我们正在努力发展我们对自然的最佳理解，"该论文的共同作者、明尼苏达大学物理和天文学学院助理教授刘震说。"在过去的一个世纪里，科学家们通过既定的理论框架在寻找基本粒子方面取得了巨大的成功。因此，中子为什么不与电场耦合是极其令人费解的，因为在我们已知的理论中，我们期望它们会这样。如果我们真的发现了轴子，这将是我们对自然界结构的基本理解的一个巨大进步。"研究亚原子粒子和可能发现新粒子的主要手段之一是对撞机实验。从本质上讲，科学家们强迫粒子束进行碰撞--当它们相互撞击时，它们产生的能量会产生其他粒子，并通过一个探测器，使研究人员能够分析它们的特性。刘和他的团队提出的方法涉及测量"衰变"产物--或者当一个不稳定的重粒子转化为两个μ介子（已知的粒子，基本上是电子的较重版本）的多个较轻粒子时会发生什么。通过从探测器中的μ子轨道向后重建这种衰变，研究人员相信他们有机会找到轴子并证明其存在。该论文的共同作者、明尼苏达大学物理和天文学学院和威廉-费恩理论物理研究所的博士后研究员RaymondCo说："通过这项研究，我们正在扩大我们可以搜索轴子粒子的方法。人们以前从未将轴子衰变为μ子作为在中微子或对撞机实验中搜索轴子粒子的一种方式。这项研究开辟了新的可能性，为我们领域的未来努力铺平道路。"刘和Co，以及明尼苏达大学物理学和天文学博士后研究员Kun-FengLyu和加州大学伯克利分校博士后研究员SoubhikKumar是这项研究的理论部分的支持者。他们是ArgoNeuT合作的一部分，该合作汇集了来自全国各地的理论家和实验家，通过费米实验室的实验研究粒子。在这篇论文中，明尼苏达大学领导的理论团队与实验研究人员合作，利用他们的新方法和ArgoNeuT实验的现有数据进行轴子的搜索。研究人员计划在未来使用实验结果来进一步完善他们对轴子产生率的理论计算。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366105.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366105.htm

在量子系统的动力学中发现的宇宙物理学

在量子系统的动力学中发现的宇宙物理学用超冷原子气体进行的新实验揭示了所有相互作用的量子系统在突然的能量涌入后是如何演变的。“上个世纪物理学的许多重大进展都与具有许多粒子的量子系统的行为有关，”宾夕法尼亚州立大学杰出物理学教授、研究团队的领导者之一戴维·韦斯（DavidWeiss）说。“尽管存在各种各样的‘多体’现象，如超导性、超流性和磁性，但人们发现它们在接近平衡状态时的行为通常足够相似，以至于可以将它们分类为一小组通用类别。相比之下，远离平衡的系统的行为几乎没有产生这样的统一描述。”超冷原子气体的新实验揭示了量子系统动力学中的普遍物理学。宾夕法尼亚州立大学研究生袁乐是描述实验的论文的第一作者，她站在她用来创造和研究接近绝对零的一维气体的设备旁边。图片来源：大卫·韦斯，宾夕法尼亚州立大学韦斯解释说，这些量子多体系统是粒子的集合，例如原子，它们可以相对于彼此自由移动。当它们是足够稠密和足够冷的组合时（这可能会根据环境而变化），需要量子力学（在原子或亚原子尺度上描述自然属性的基本理论）来描述它们的动力学。当成对的重离子以接近光速的速度碰撞时，粒子加速器中通常会产生严重失衡的系统。碰撞产生等离子体——由亚原子粒子“夸克”和“胶子”组成——在碰撞的早期就出现，可以用流体动力学理论来描述——类似于在等离子体达到局部热平衡之前用于描述气流或其他移动流体的经典理论。但在流体动力学理论得以应用之前的极短时间内会发生什么呢？“在使用流体动力学之前发生的物理过程被称为‘水动力化’，”宾夕法尼亚州立大学物理学教授、该研究小组的另一位领导者马科斯·里戈尔（MarcosRigol）说。“已经发展了许多理论来试图理解这些碰撞中的水动力作用，但情况相当复杂，不可能像粒子加速器实验中那样实际观察到它。使用冷原子，我们可以观察氢动力化过程中发生的情况。”宾夕法尼亚州立大学的研究人员利用一维气体的两个特殊特征，即通过激光捕获并冷却到接近绝对零的气体，以了解系统在失去平衡后但在流体动力学能够实现之前的演化。 第一个功能是实验性的。实验中的相互作用可以在能量流入后的任何时刻突然关闭，因此可以直接观察和测量系统的演化。具体来说，他们观察了能量突然淬灭后一维动量分布的时间演化。韦斯说：“激光制成的陷阱中的超冷原子可以进行如此精确的控制和测量，从而真正为多体物理学带来启示。令人惊奇的是，表征相对论性重离子碰撞（实验室中发生的一些最高能碰撞）的相同基本物理特性，也出现在我们实验室中发生的能量低得多的碰撞中。”第二个特征是理论上的。以复杂方式相互作用的粒子集合可以被描述为相互相互作用要简单得多的“准粒子”集合。与大多数系统不同，一维气体的准粒子描述在数学上是精确的。它可以非常清楚地描述为什么能量在失去平衡后会在系统中快速重新分配。“这些一维气体中已知的物理定律，包括守恒定律，意味着一旦这种初始演化发生，流体动力学描述将是准确的，”里戈尔说。“实验表明，这种情况发生在达到局部平衡之前。因此，实验和理论一起提供了水动力化的模型实例。由于水动力化发生得如此之快，因此对准粒子的基本理解可以应用于任何添加了大量能量的多体量子系统。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366927.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366927.htm

物理学家解决了困扰材料学领域20年的稳定手性纳米结构之谜

物理学家解决了困扰材料学领域20年的稳定手性纳米结构之谜当他加入一个研究项目时，他经常利用这些计算方法对纳米粒子的组装进行详细分析。Travesset在理论物理学方面的专长使他能够对纳米材料中的复杂过程提供宝贵的见解和理解。举个例子，Travesset的"手性四面体"计算和插图是《自然》杂志刚刚发表的一篇研究论文的一部分。这些计算表明，在固体硅基底上，含有四面体金纳米粒子的溶液的受控蒸发是如何组装成针轮状的两层结构的。理论物理学家AlexTravesset使用计算机模型、方程式和科学数字来解释纳米结构如何组装。事实证明，纳米结构是手性的，这意味着它与它的镜像不完全相同。(经典的例子是一只手和它的反射。拇指最后是在相反的一边，所以一只手不能叠加在另一只手上。这就是手性）。Travesset说，生产一种具有手性的稳定纳米结构意义重大。研究人员试图组装手性纳米结构已有近20年的时间--大约与研究人员研究纳米结构的时间一样长。根据《自然》杂志的报道，这种结构可以导致具有"不寻常的光学、机械和电子特性"的特殊工程材料。Travesset在一次虚拟科学会议上被介绍给来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的该项目的主要研究人员，他甚至不确定这种新的手性结构能否存在于现实世界中。"这是一个非常开放的结构，"他说："通常，对于纳米颗粒来说，这些结构是不稳定的。但是这个结构是"由不同类型的静电力固定在一起的，"Travesset说。"它们的连续性是不寻常的"。该结构的手性是通过被夹在两种不同的基质中而实现的--顶部是空气，底部是固体表面。密歇根大学的光学测量证实了手性，报告了对偏振光的反应有非常强烈的手性光学效应。"这种具有手性光学响应的非常开放的结构非常重要，"Travesset说。"人们很长时间以来一直在尝试这样做。但是这种结构一直是不稳定的，或者是无法实现的。这是第一个已经实现的例子"。Travesset说："作为一个从事所有纳米粒子工作的理论家，我一直对如何组装手性的纳米粒子排列感兴趣。根据《自然》杂志的报道，这些手性纳米结构的"独特拓扑结构和物理学，使它们从纳米粒子中的自我组装变得非常抢手，但又具有挑战性。"Travesset研究小组的实验人员将在他们的发现的基础上，学习更多关于纳米结构的特性，并有可能将它们用于例如光学应用的涂层。对于使用他们的模型、方程和数字工作的纳米粒子理论家来说，Travesset说前面也有很多工作。他说："尽管取得了一些成功，但理论在某种程度上还是滞后的。我们还没有达到可以仅从理论/计算模型来设计基于纳米粒子的材料。事实上，我和其他同事正在组织一个为期八周的研讨会来解决这一挑战"。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336531.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336531.htm