过去这两个月来，全球「粒子物理学界（particle-physicist community）」最为关注的大事，就是欧洲核子研究组织（the European Organization for Nuclear Research；简称CERN）的粒子碰撞加速器（the Large Hadron Collider；简称 LHC），在历经停机提升其质子碰撞能量的两年后（由原来最高的 8 TeV 增加到 13 TeV，增加了约 63%；以上能量单位 TeV 为「兆电子伏特」），终于于今年四月间重新启动运作，而且首批实测成果，也于今年七月底在维也纳（Vienna, Sweeden），由欧洲物理学会（European Physical Society）主办的「高能物理（High Energy Physics）」研讨会中正式发表。由于该加速器（LHC）即是前年 Pi Day（2013 年 3 月 4 日），CERN 首度侦测到「奚氏玻子（Higgs Boson）」存在所使用的加速器，因此让我们先来回顾下，什么是「奚氏玻子」？它有那么重要吗？它又是怎么被测得并证实的？然后再来说明该加速器升级后，所获得的最新初步成果。

首先，依据近代「粒子物理学（Particle Physics）」中的「标准模型（the Standard Model）」理论，宇宙中所有的物质（matter），都是由17种主要的不同「基本粒子（fundamental particles）」所组成（见下图；Credit: Karl Tate, LiveScience Infographic Artist）。这些不同的粒子，依其各别质量（mass）、电荷数（charge）及旋转性（spin）的不同，又可分为「费蒙子（fermion）」和「玻子（boson）」两大类。其中，「费蒙子」又含有 6 种不同的「夸克（quarks）」以及 6 种不同的「轻子（leptons）」，而「玻子」则由含有「光子（photon）」和「胶子（gluon）」共 5 种不同的粒子所组成。特别要注意的是，在这 17 种不同的粒子中，只有「光子」和「胶子」为不具质量（massless）的粒子。此外，在所有这些粒子中，其他 16 种「粒子」的存在，在过去数十年间，都已经陆续被科学家们确认证实过了，唯独这「奚氏玻子（Higgs boson）」，在当时（2013 年）迄未被发现，甚至证实其是否真正的存在。

要了解这「奚氏玻子」在科学上的重要性，就不得不追朔到 1964 年，当年「奚格思教授（Peter Higgs；见下图；credit: Photograph by Toni Albir, European Pressphoto Agency）」即首度提出「奚氏玻子」的存在和「奚氏场（Higgs field）」的概念，并进而认为，其他「粒子」在「奚氏场」中的反应方式或互动强度，决定了这些粒子的「质量（mass）」：即反应互动大，质量就大；反应互动小，质量则小。这项「奚氏玻子」的理论和机制，在睽违了近半世纪后，终于藉由 LHC 的实验获得证实，「奚格思」教授也因其毕生投入在「奚氏玻子」上的研究和贡献，与另一位 François Englert 教授两人，共同获颁了 2013 年的诺贝尔物理学奖。

这种机制，就好比有天你到梵谛冈（Vatican ）旅游，一个人在教堂广场前漫步闲逛，这时广场上到处挤满着其他游客，可你就是孤单单一个人，也不见有人过来和你搭讪（谁认得你啊？！）。这时突然人群一阵惊呼，只见「教宗方济（Pope Francis）」由教堂大殿出口，向广场群众徐徐走来，人群四面八方像潮水般一拥而上，争相一睹「教宗」的风釆。这是什么意思？那我告诉你，「你」和「教宗」都好比是上面所说的「奚氏玻子（Higgs boson）」，广场上的「人群」就是「奚氏场（Higgs field）」，换言之，这种引起人群信众争睹多寡的现象，显现了「教宗」和「你」在「份量」上的差异（这时你就该知道自己的「份量」了吧？！）。因此，所有那些组成物质的「粒子」之所以有不同的「质量」，端视其在「奚氏场（Higgs field）」中与「奚氏玻子（Higgs boson）」互动之强弱而定。换言之，「奚氏玻子」的存在，能解释宇宙万物之所以有不同的「质量（mass）」这个最根本的科学问题。

回过头来说，为了寻找这个「标准模型」中唯一未被寻着的「奚氏玻子」，全世界的科学家，以欧洲核子研究组织（CERN）的会员国（包括德国、英国、意大利、法国和西班牙等）为首，结合了美国、印度、苏俄和日本等国，共同集资了 30 亿欧元，前后花了近 10 年的时间，于瑞士与法国边界近瑞士日内瓦（Geneva, Switzland），地下平均深约 100 公尺处（175 至 50 公尺），兴建了世上有史以来能量最高、造价最昂贵、轨道全长达 27 公里的「粒子加速器（LHC, Large Hadron Collider；见下图；source: http://edition.cnn.com/2013/03/14/tech/innovation/higgs-boson-god-particle/index.html）」。主要是因为要能寻得这个「奚氏玻子」存在的唯一方法，就是要让两相碰撞的「质子」（proton-proton collision），在具有极高能量的「粒子加速器」轨道里，能以近于光速（每秒299,792,458公尺）的速度飞行。以此 LHC「加速器」为例，其使用的能量最高可达 8 TeV，同时也用了约 9600 个不同功能的超导磁鐡（保持在摄氏零下 271.3 度极冻低温下），并在 10 兆分之一的大气压力下，使「质子」加速到以逼近光速（99.9999991% 光速）的飞行速度相互碰撞。（待续）