彼得·希格斯（英國(guó)物理學(xué)家）

彼得·希格斯（Peter Higgs、1929年5月29日－）是一位英國(guó)物理學(xué)家，出生在英格蘭泰恩河畔紐卡斯?fàn)枺∟ewcastle upon Tyne），以希格斯機(jī)制與希格斯粒子而聞名于世。彼得·希格斯于1950年畢業(yè)于倫敦國(guó)王學(xué)院。1980年到1996年期間曾任愛(ài)丁堡大學(xué)教授。彼得·希格斯于2004年獲得沃爾夫獎(jiǎng)。2013年10月8日獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

人物背景

彼得·希格斯出生在英格蘭泰恩河畔紐卡斯?fàn)枺赣H曾在BBC擔(dān)任聲音工程師。希格斯童年時(shí)患有氣喘，后來(lái)因?yàn)楦赣H工作的緣故，全家在第二次世界大戰(zhàn)期間搬離泰恩河畔紐卡斯?fàn)枺惨虼藳](méi)有繼續(xù)在學(xué)校接受教育。希格斯的父親后來(lái)居住在貝德福德，希格斯與母親則留在布里斯托。他后來(lái)進(jìn)入可安文法學(xué)校就讀，并受到校友保羅·狄拉克在物理方面的影響。

彼得·希格斯是英國(guó)理論物理學(xué)家，愛(ài)丁堡大學(xué)榮譽(yù)退休教授，他以希格斯機(jī)制與希格斯粒子而聞名于世。彼得·希格斯出生在英格蘭泰恩河畔紐卡斯?fàn)枺?950年畢業(yè)于倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院物理學(xué)專(zhuān)業(yè)，1952年獲得研究生學(xué)位，1954年獲博士（分子物理學(xué)）學(xué)位，1980年到1996年期間曾在愛(ài)丁堡大學(xué)任教。此外，希格斯還被布里斯托大學(xué)，愛(ài)丁堡大學(xué)，格拉斯哥大學(xué)等多所英國(guó)名校授予榮譽(yù)學(xué)位。

2012年7月4日，CERN宣布LHC的緊湊μ子線(xiàn)圈探測(cè)到質(zhì)量為125.3±0.6GeV的新粒子（超過(guò)背景期望值4.9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差），超環(huán)面儀器測(cè)量到質(zhì)量為126.5GeV的新粒子。而在2013年3月14日，歐洲核子研究組織發(fā)布新聞稿表示，先前探測(cè)到的新粒子是希格斯玻色子。 希格斯機(jī)制廣泛被視為粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的重要理論基礎(chǔ)，

個(gè)人經(jīng)歷

1946年，進(jìn)入倫敦市立中學(xué)就讀，專(zhuān)研數(shù)學(xué)。彼得·希格斯后來(lái)獲得倫敦國(guó)王學(xué)院物理學(xué)位，并成為愛(ài)丁堡大學(xué)研究員，也曾在倫敦帝國(guó)學(xué)院及倫敦大學(xué)學(xué)院任職。

希格斯在1960年返回愛(ài)丁堡大學(xué)擔(dān)任講師，然后在1980年成為愛(ài)丁堡大學(xué)教授。

他在1983年成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，并在1984年獲得盧瑟福獎(jiǎng)。

希格斯在1991年成為英國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)員，然后在1996年退休成為愛(ài)丁堡大學(xué)榮譽(yù)教授。

他在2008年成為斯旺西大學(xué)榮譽(yù)教授。

個(gè)人成就

1997年獲得狄拉克獎(jiǎng)?wù)录坝?guó)物理學(xué)會(huì)理論物理杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

2004年獲得沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)。

2010年榮獲櫻井獎(jiǎng)。

2012年，史蒂芬·霍金在被訪(fǎng)問(wèn)時(shí)表示，彼得·希格斯應(yīng)該獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

2013年10月8日，北京時(shí)間18時(shí)45分，諾貝爾委員會(huì)宣布，希格斯獲得2013年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

學(xué)術(shù)理論

發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子

希格斯玻色子是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一種自旋為零的玻色子，至今尚未在實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到。它也是標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子。英國(guó)物理學(xué)家希格斯（P.W.Higgs）提出了希格斯機(jī)制。在此機(jī)制中，希格斯場(chǎng)引起自發(fā)對(duì)稱(chēng)性破缺，并將質(zhì)量賦予規(guī)范傳播子和費(fèi)米子。希格斯粒子是希格斯場(chǎng)的場(chǎng)量子化激發(fā)，它通過(guò)自相互作用而獲得質(zhì)量。

希格斯機(jī)制是蘇格蘭物理學(xué)家彼得·希格斯和其他理論物理學(xué)家同時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種物理機(jī)制。

在規(guī)范場(chǎng)理論中，規(guī)范粒子的質(zhì)量是為對(duì)稱(chēng)性所不允許的。這是楊-米爾斯理論的嚴(yán)重缺陷。隨著對(duì)對(duì)稱(chēng)性破缺的深入研究，特別是南部-戈德斯通定理的發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在規(guī)范理論中零質(zhì)量的南部-戈德斯通粒子能為零質(zhì)量的矢量規(guī)范粒子提供縱向分量，從而賦予它們以質(zhì)量。

歐洲核子研究中心(CERN)昨日（2011年12月13日）公布來(lái)自大型強(qiáng)子對(duì)撞器(LHC)的重要數(shù)據(jù)，顯示“可能看到”有“上帝粒子”之稱(chēng)的希格斯玻色子(Higgs boson)。該理論解釋粒子為何擁有質(zhì)量，從而演化為我們身邊的萬(wàn)事萬(wàn)物，如果這一粒子被確認(rèn)，那將是100年來(lái)人類(lèi)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。

2012年7月4日，歐洲原子中心(CERN)今天宣布發(fā)現(xiàn)新亞原子粒子，疑似上帝粒子。

自然界中物體之間的相互作用力可以劃分為4種，即引力（重力）、電磁力、強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論解決了重力問(wèn)題之后，理論物理學(xué)家開(kāi)始嘗試建立統(tǒng)一的模型，以期解釋通過(guò)后3種力相互作用的所有粒子。物理學(xué)家建立了一套被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子物理學(xué)理論，該模型把基本粒子分為夸克、輕子和玻色子3大類(lèi)，預(yù)言了62種基本粒子的存在，而這些粒子基本都已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。但這個(gè)模型的致命缺陷是無(wú)法解釋物質(zhì)質(zhì)量的來(lái)源。

為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，英國(guó)物理學(xué)家希格斯于1964年提出了希格斯場(chǎng)的存在，進(jìn)而預(yù)言了希格斯玻色子的存在。他認(rèn)為該玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，其他粒子在它構(gòu)成的場(chǎng)中，受其作用而產(chǎn)生慣性，最終才有了質(zhì)量。此后所有的粒子在除引力外的后3種力的框架內(nèi)相互作用，統(tǒng)一在標(biāo)準(zhǔn)模型之下。這個(gè)理論看似完美和諧，但存在一個(gè)非常重要的問(wèn)題——希格斯玻色子至今仍未被發(fā)現(xiàn)。

生活軼事

劃時(shí)代論文曾被駁回

在Cotham文法學(xué)校后，希格斯受到了一位校友的激勵(lì)，走上了物理學(xué)的道路。這就是量子物理的奠基人之一、1933年的諾貝爾獎(jiǎng)得主狄拉克（Pual Dirac）。

希格斯拿到物理學(xué)博士學(xué)位，然后，他成為愛(ài)登堡大學(xué)的高級(jí)研究員。后來(lái)他在倫敦大學(xué)等學(xué)府擔(dān)任講師。1960年，希格斯回到愛(ài)丁堡大學(xué)做數(shù)學(xué)講師，從此定居在這座城市。

任教期間，希格斯對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生了興趣，并且產(chǎn)生了一種想法：在宇宙大爆炸剛發(fā)生的時(shí)候，粒子是沒(méi)有質(zhì)量的。但在不到一秒的時(shí)間后，它們得到了質(zhì)量。這是它們?cè)谝环N場(chǎng)中相互作用的結(jié)果。希格斯假定這種場(chǎng)能滲透空間，給每一種和它互動(dòng)的亞原子微粒以質(zhì)量。雖然希格斯場(chǎng)會(huì)給夸克和輕子以質(zhì)量，但它所給予的質(zhì)量對(duì)其他亞原子粒子來(lái)說(shuō)無(wú)足輕重，比如質(zhì)子和中子。在這些粒子中，把夸克粘在一起的“膠子”給予了大部分的質(zhì)量。

1964年，希格斯寫(xiě)了一篇短小的論文，發(fā)表在歐洲核子研究中心（CERN）辦的刊物《物理學(xué)通信》上刊登。隨后他又寫(xiě)了一篇論文投給《物理學(xué)通信》，描述一種自己設(shè)想的理論模型，就是被稱(chēng)為“希格斯機(jī)制”的模型，但被編輯打回。

希格斯又在其中加了一個(gè)章節(jié)，把自己的論文發(fā)給頂尖物理學(xué)刊物《物理學(xué)評(píng)論》。次年論文被發(fā)表。差不多在同時(shí)，布羅特等數(shù)名物理學(xué)家也獨(dú)立做出了類(lèi)似的推測(cè)。《物理學(xué)評(píng)論》50周年大慶時(shí)，希格斯等6位科學(xué)家的類(lèi)似論文都被評(píng)為“里程碑”。

有信心找到上帝粒子

在LHC用液氮冷卻，讓質(zhì)子以99.99%光速穿過(guò)巨大圓環(huán)之前，希格斯曾經(jīng)來(lái)到日內(nèi)瓦看了看這個(gè)大到讓人感覺(jué)變態(tài)的機(jī)器。他進(jìn)入91米深的地下隧道，觀(guān)看了LHC的兩只“巨眼”———記錄器CMS和Atlas。他說(shuō)：“那個(gè)體積一下子就把我壓倒了，人們解決的那些技術(shù)難題給我留下了很深的印象。”具有諷刺意義的是，當(dāng)初正是在CERN供職的編輯槍斃了希格斯的論文。

希格斯表示，他有90%的把握說(shuō)LHC將會(huì)“撞”出希格斯玻色子。他希望能在2013年5月自己過(guò)84歲生日之前看到人類(lèi)發(fā)現(xiàn)微觀(guān)世界標(biāo)準(zhǔn)模型上的最后一個(gè)粒子。“如果我關(guān)于質(zhì)量的預(yù)言是正確的，很快就能看到相關(guān)數(shù)據(jù)；但是你公布這些數(shù)據(jù)之前要分析它們，這需要一段時(shí)間。”記者問(wèn)希格斯，如果LHC真的像大家期待的那樣發(fā)現(xiàn)了“希格斯玻色子”，那他會(huì)做些什么？希格斯靦腆地說(shuō)：“我應(yīng)當(dāng)會(huì)打開(kāi)一瓶東西……”什么東西呢？“香檳。喝完一瓶威士忌的時(shí)間太長(zhǎng)了。”那如果不成功呢？希格斯表示如果這次還是沒(méi)有成功，他會(huì)感到困惑：“如果我是錯(cuò)的，我會(huì)非常傷心。如果沒(méi)有找到它，我就會(huì)不再理解以前以為理解的東西。”