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[2011.12.14] 幻想成真

2011-12-18 17:52| 发布者: Somers| 查看: 9605| 评论: 14|原作者: nayilus

摘要: 那些寻找希格斯波色子的人们可能终于将猎物逼到了角落

希格斯波色子

幻想成真

那些寻找希格斯波色子的人们可能终于将猎物逼到了角落


Dec 14th 2011 | from the print edition



不错,他们找到了它。可能,也许。要想让物理学家对到底有没有发现希格斯波色子这一点表态几乎和寻找这个难以捉摸的亚原子猎物踪迹一样困难。因为要把该粒子孤立出来证明是极难的,该领域的一位领衔研究者里昂·莱德曼曾称其为“天杀的粒子”。而一位自命不凡的编辑略加修改,将其更名为“上帝粒子”,于是一个传说就这么诞生了。报刊头条记者很喜欢这个名字。物理学家则很喜欢这个名字带来的宣传。世界最大的粒子物理实验室-欧洲核子研究组织(CERN)是寻找希格斯子的中心,它利用这种宣传来保持研究资金源源不断。

本星期这些资金可能终于会收到一些回报了。12月13日CERN日内瓦总部的两名研究员向屏息静气的全世界公布他们找到了一个看上去很希格斯子的东西。

对于那些在过去几年没有对粒子物理学领域的细节报以关注的读者,希格斯波色子是1964年英国研究员彼得·希格斯(上图照片)和其他五个没那么有名的人共同想象出来的一种理论建构。它是标准模型中还未被观察到的最后一个部份。而标准模型是现有对于宇宙运作方式的最令人信服的解释,其中包括除了引力以外的宇宙所有方面(引力是由广义相对论来解释的)。

标准模型(见图)包括一些人们熟悉的粒子,像是电子和质子,以及一些较专业晦涩的粒子,像是作为弱相互作用力媒介的W波色子和Z波色子。大多数波色子都扮演着将其它称为费米子的粒子联系起来的信使角色。它们的这种媒介效应是通过电磁力,强相互作用力和弱相互作用力实现的。但是,希格斯波色子的作用不同。所有质量不为0的粒子都是由它赋予质量的。没有它,或者任何功能类似的粒子,标准模型将会预测一些实际上有质量的粒子(特别是W波色子和Z波色子)质量为0.换句话说,没有它,标准模型就是错误的。

这次CERN两个实验项目ATLAS和CMS各自的组长-法比奥拉·吉亚诺蒂和奎多·托尼利宣布他们的仪器都观察到了看上去像是希格斯子踪迹的现象。之所以是踪迹,而不是波色子本身是因为希格斯子是不可能直接观察到的。最好的希望就是找到希格斯子分裂之后的粒子事件。而这些事件本身也需要在CERN的巨型粒子加速器-大型强子对撞机(LHC)中让高速相对运行的质子进行对撞产生。希格斯波色子这样的重粒子可以通过多种不同方式碎裂,但是每一种方式都是可预测的。ATLAS和CMS实验都观察到了一些预测的事件,出现的频率已可以让研究者产生兴趣,但还不足以作为这是来自于希格斯子,而不是其它非希格斯子衰变背景产生的随机干扰的证据。

人们这么兴奋关键原因在于ATLAS和CMS(位于LHC的环形加速器管道两个不同部位)都得到了同样的结果。两个实验结果都表明,如果它们观察到的真是希格斯子,那么这种波色子的质量会是大约125千兆电子伏(GeV)。电子伏是一种用来测量亚原子粒子质量的专业单位。这种巧合大大增强了这是货真价实的发现,而不是一些偶然干扰结果的可能性。

这也大大增强了物理学家们对于未来的希望。标准模型,虽然经历了时间的考验,却有几个地方是靠数学上的取巧才得以维持的。如果假设每种粒子都有一种或多种更重(且尚未发现)的伙伴粒子,那么大多数这些疑点都会消失,而且会产生一个优美得多的宇宙理论。而这些未发现的伙伴粒子的质量是和希格斯子的质量息息相关的。希格斯子越重,这些粒子也就越重。而如果它们太重,那么即使是理论上LHC也无法发现它们。对于广义的物理学未来,及狭义的LHC未来来说,很幸运的是125GeV的希格斯子质量意味着这台位于日内瓦附近的仪器可以发现一些这类伙伴粒子。

醒醒,小苏西

这种重伙伴粒子组成的宇宙模型盖过了由标准模型建立的更为人熟悉的宇宙模型,它被称为超对称。而检验超对称模型也是建立LHC的本来目的。寻找希格斯子是旧物理世界的最后一章。内行将超对称简称为苏西,它代表着新的物理世界。之所以称其“超”对称在于它提出所有已知的费米子都有一个或多个假定的波色子相伴,而每个已知的波色子都有一个或多个费米子相伴。这些伙伴对称性清除了所有需要数学取巧才能维持的地方,得到了一个数学上要更纯粹的结果。因为这个原因,在大多数物理学家心中苏西都是“接下来会发生什么”清单上的第一名。

这也可能回答一个从20世纪30年代开始就困扰物理学家们的问题。那就是:各个星系的旋转速度似乎太快,自身引力不足以使其保持凝聚,那为什么星系不会四分五裂呢?这个问题的答案一直以来都是“暗物质”,那就是拥有引力场,但和标准模型中的三种基本力几乎没有相互作用的物质的统称。但是这样只是给它起了个名,并没有解释其本质。现在还没有发现过这样的粒子,不过苏西模型预测了一些暗物质粒子的存在,而且因为它们是苏西模型预测的粒子中质量最小的,它们如果存在就应该在LHC的探测能力范围内。当然,前提是吉亚诺蒂博士和托尼利博士观察到的确实如他们所希望的那样是希格斯子。

它也有可能不是。正如CERN的老总洛夫迪特·霍尔曾经抱怨过的,物理学家们知道关于希格斯子的一切事情,唯一不知道的就是它到底存不存在。技术上来说,这点仍然成立。自从2010年LHC非常认真地开始敲碎粒子之后,物理学家们已经对大约380万亿次质子对撞结果进行了分析,但是CERN的研究员还是没有发现过任何一个实验中希格斯子存在的迹象可以达到他们确定发现所需要的严格标准:即出错的可能性要低于350万分之一。目前的错误几率大约是在2000分之一的水平。但这并没有考虑几个分离实验结果的吻合。而且数据分析仍在进行之中,因此不久之后这次的结果就会被确定或是推翻。

如果最终结果被推翻了,在经历了这么大的喧闹之后毫无疑问会有一段沮丧期。之后研究又会继续下去,仍然有未探索过的地方可能是希格斯博士预测的粒子的藏身之地。在47年的漫长搜索之后,物理学家们不会这么轻易放弃这场猎捕。

 
 
感谢译者 nayilus 点击此处阅读双语版

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最新评论

引用 contrary 2011-12-18 16:45
沙发?
这篇本来我想选的,不料一看已名花有主~用北京时间选题的果然是伤不起啊...
回头来仔细拜读之~~
引用 xjding 2011-12-18 20:51
The Standard Model (see table) includes familiar particles such as electrons and photons
-----------
此标准模型(见图表)包括人所熟知的诸如电子与光子等粒子。。。
引用 nanoandy 2011-12-19 01:24
翻译物理的牛人
引用 yannanchen 2011-12-19 02:42
本帖最后由 yannanchen 于 2011-12-19 06:35 编辑

The announcement, by Fabiola Gianotti and Guido Tonelli—the heads, respectively, of two experiments at CERN known as ATLAS and CMS—was that both of their machines have seen phenomena which look like traces of the Higgs. They are traces, rather than actual bosons, because no Higgs will ever be seen directly. The best that can be hoped for are patterns of breakdown particles from Higgses that are, themselves, the results of head-on collisions between protons travelling in opposite directions around CERN’s giant accelerator, the Large Hadron Collider (LHC). Heavy objects like Higgs bosons can break down in several different ways, but each of these ways is predictable. Both ATLAS and CMS have seen a number of these predicted patterns often enough to pique interest, but not (yet) often enough to constitute proof that they came from Higgses, rather than being random fluctuations in the background of non-Higgs decays.这次CERN两个实验项目ATLAS和CMS各自的组长-法比奥拉•吉亚诺蒂和奎多•托尼利宣布他们的仪器都观察到了看上去像是希格斯子踪迹的现象。之所以是踪迹,而不是波色子本身是因为希格斯子是不可能直接观察到的。最好的希望就是找到希格斯子分裂之后的粒子事件。而这些事件本身也需要在CERN的巨型粒子加速器-大型强子对撞机(LHC)中让高速相对运行的质子进行对撞产生。希格斯波色子这样的重粒子可以通过多种不同方式碎裂,但是每一种方式都是可预测的。ATLAS和CMS实验都观察到了一些预测的事件,出现的频率已可以让研究者产生兴趣,但还不足以作为这是来自于希格斯子,而不是其它非希格斯子衰变背景产生的随机干扰的证据。
评论: The best that can be hoped for are patterns of breakdown particles from Higgses that are, themselves, the results of head-on collisions between protons travelling in opposite directions around CERN’s giant accelerator, the Large Hadron Collider (LHC). 最好的希望就是找到希格斯子分裂之后的粒子事件。而这些事件本身也需要在CERN的巨型粒子加速器-大型强子对撞机(LHC)中让高速相对运行的质子进行对撞产生。
问题在定语从句that are, themselves, the results of head-on collisions between protons travelling in opposite directions around CERN’s giant accelerator, the Large Hadron Collider (LHC).它的先行词是什么? Patterns? Particles? 还是 higgses ?
译文的交代不清楚。 我觉得应是higgses。
第一: that are 用that 不用which, 一般提示先行词紧靠,
第二:that 前没有逗号,
第三: 见下引:
A head-on collision between two protons - producing a Higgs particle. Shot in Bozon-Vision. An official CERN video.
http://www.youtube.com/watch?v=FEIE2mYs2Y0

另外, “高速相对运行的质子”???
应当是 反向运动的质子? 因为是正负两种质子,在同一加速器里。

引用 yannanchen 2011-12-19 03:11
Fortunately for the future of physics in general, and the LHC in particular, a Higgs of 125GeV is light enough for some of these particles to be found by the machine对于广义的物理学未来,及狭义的LHC未来来说,很幸运的是125GeV的希格斯子质量意味着这台位于日内瓦附近的仪器可以发现一些这类伙伴粒子。
评论:希格斯子质量为125GeV, 这够轻的,意味着这台仪器有发现某些这类伙伴粒子的可能。 对于物理学各科的未来, 特别是对于大型强子对撞机的未来而言,这都是一件很幸运的事情。

引用 yannanchen 2011-12-19 03:48
本帖最后由 yannanchen 于 2011-12-19 03:59 编辑

But that does not take account of the coincidence between the results of the separate experiments但这并没有考虑几个单独分别实验结果的巧合。----这句话很重要, 读者也许会忽略。容我慢道。
请看前头一段(注意“巧合”两字, 为此我把上句里的原译“吻合”改成“巧合”)
The crucial point, and the reason for the excitement, is that both ATLAS and CMS (which are located in different parts of the ring-shaped accelerator tunnel of the LHC) have come up with the same results. Both indicate that, if what they have seen really are Higgses, then the boson has a mass of about 125 giga-electron-volts (GeV), in the esoteric units which are used to measure how heavy subatomic particles are. That coincidence bolsters the suggestion that this is the real thing, rather than a few chance fluctuations. 人们这么兴奋关键原因在于ATLAS和CMS(位于LHC的环形加速器管道两个不同部位)都得到了同样的结果。两个实验结果都表明,如果它们观察到的真是希格斯子,那么这种波色子的质量会是大约125千兆电子伏(GeV)。电子伏是一种用来测量亚原子粒子质量的专业单位。这种“巧合”大大增强了这是货真价实的发现,而不是一些偶然干扰结果的可能性。
再看这句:
Despite their having analysed some 380 trillion collisions between protons since the LHC got cracking in earnest in 2010, CERN’s researchers have yet to see signs of the Higgs in an individual experiment that meet their exacting standard of having only one chance in 3.5m of being a fluke. The actual number at the moment is more like one in 2,000但是CERN的研究员还是没有发现过任何一个实验中希格斯子存在的迹象可以达到他们确定发现所需要的严格标准:即出错的可能性要低于350万分之一。目前的错误几率大约是在2000分之一的水平。

概率论说(独立事件同时发生概率等于概率的乘积), 假设两个实验是独立的separate experiments, 结果出现概率各为 2000 分之一, 那么, 巧合的概率是 4000000分之一。 这就是400万分之一, 已经低于严格标准350万分之一。这就是这回发现为什么如此激动人心。希望大家读懂。
引用 yannanchen 2011-12-19 11:54
nayilus  相对运行和反向运行不一样吗?对冲的是两个质子,没有反质子

LHC (2007 →)
CERN
proton-proton and
heavy ion collisions
√S = 14 TeVSppS

Tevatron (1987→)
Fermilab
proton-antiproton collisions
√S = 1.8, 1.96 TeV

TeVSppS(1981 →1990)CERN
proton-antiproton collisions√S = 540, 630 GeV-
引用 yannanchen 2011-12-19 12:02
The best that can be hoped for are patterns of breakdown particles from Higgses that are, themselves, the results of head-on collisions between protons
我觉得, 质子对撞产生higgs, higgs不稳定马上衰变, 产生breakdown particles
这个that的先行词应是higgses, 这个themselves 也是higgses,
breakdown particles 直接来自higgses(直接来自collision),所以breakdown particles 是间接来自collision。

引用 悠悠万事97 2011-12-19 15:31
回复 nayilus 的帖子

Publicity宣传
是否译为“宣传效果”更好些?

that looks encouragingly Higgsy. 看上去很希格斯子的东西。
感觉encouragingly没有到位

for those who have not been paying attention to the minutiae of particle physics over the past few years, 对于那些在过去几年没有对粒子物理学领域的细节报以关注的读者,
为了那些过去几年未对粒子物理学领域细节报以关注的读者的方便,(而略加解释)

British researcher, 英国研究员
英国研究人员(“研究员”易令人想起中国研究所的职称,而此处并无此意)

such as像是
例如,诸如

The best that can be hoped for最好的希望
人们希望发生的最好的事情

are patterns of breakdown particles from Higgses that are, themselves, the results of head-on collisions between protons travelling in opposite directions around CERN’s giant accelerator, the Large Hadron Collider (LHC). 希格斯子分裂之后的粒子事件。而这些事件本身也需要在CERN的巨型粒子加速器-大型强子对撞机(LHC)中让高速相对运行的质子进行对撞产生。
希格斯子分裂之后的粒子组成。而这些希格斯子本身也需要在CERN的巨型粒子加速器-大型强子对撞机(LHC)中让高速相对运行的质子进行对撞产生。
窃以为that代表的是Higgses
pattern是“事件”吗?事件好像应该是event。感觉pattems是粒子组成。


The crucial point, and the reason for the excitement, 人们这么兴奋关键原因
关键之处——这也是人们如此兴奋的原因
这两点是并列的,而不是一个是另一个的定语


The Standard Model, though it has stood the test of time, is held together by a number of mathematical kludges. 标准模型,虽然经历了时间的考验,却有几个地方是靠数学上的取巧才得以维持的。
A number of 修饰的是mathematical kludges虽然标准模型经历了时间的考验,却是靠数学上的几种取巧才得以维持的。


Most of these would go away, 那么大多数这些疑点都会消失,
窃以为these指的是前面的mathematical kludges
这些数学取巧的大部分就不再需要了


aficionados内行
是不是可以用“圈内人”?

once quipped, 曾经抱怨过的,
quip:to say something that is intended to be amusing or clever
曾风趣地说过的?


供参考。

阿汤

引用 悠悠万事97 2011-12-19 15:35
The best that can be hoped for最好的希望
人们希望发生的最好的事情
或者:人们最希望发生的事情?
引用 MaggieXu 2011-12-20 13:12
膜拜一下。。。。走了。。。。。
引用 contrary 2011-12-21 19:14
本帖最后由 contrary 于 2011-12-21 19:16 编辑

来打个酱油...

because it has proved so hard to isolate.
因为要把该粒子孤立出来证明是极难的
这样说会让人以为孤立的目的是要证明...
因为事实证明要将其分离出来是极难的

The Higgs boson, for those who have not been paying attention to the minutiae of particle physics over the past few years, is a theoretical construct dreamed up in 1964 by a British researcher, Peter Higgs (pictured above), and five other, less famous individuals.
对于那些在过去几年没有对粒子物理学领域的细节报以关注的读者,希格斯波色子是1964年英国研究员彼得·希格斯(上图照片)和其他五个没那么有名的人共同想象出来的一种理论建构。
要加个词原文的语气才能出来
对于那些在过去几年没有对粒子物理学领域的细节报以关注的读者,希格斯波色子不过是1964年英国研究员彼得·希格斯(上图照片)和其他五个不太有名的人共同想象出来的一种理论建构。

The best that can be hoped for are patterns of breakdown particles from Higgses
最好的希望就是找到希格斯子分裂之后的粒子事件。
Both ATLAS and CMS have seen a number of these predicted patterns often enough to pique interest
ATLAS和CMS实验都观察到了一些预测的事件,
这两个patterns的意思一样否?后一个我觉得讲的是希格斯子分裂的方式

Heavy objects like Higgs bosons can break down in several different ways,
它这样的重粒子可以通过多种不同方式碎裂
碎裂形容粒子貌似不太好
还是用分裂吧...

That coincidence bolsters the suggestion that this is the real thing, rather than a few chance fluctuations.
这种巧合大大增强了这是货真价实的发现,而不是一些偶然干扰结果的可能性。
this is the real thing是说希格斯子吧?
这种巧合令以下观点更有说服力:希格斯子是确实存在的,而不是一些随机波动现象。

这也大大增强了物理学家们对于未来的希望。
纯搭配问题...
这也令物理学家觉得未来更有希望。

Most of these would go away
那么大多数这些疑点都会消失
these是指a number of mathematical kludges吧,疑点给人感觉讲的是另外的东西
那么这些数学上的取巧大多都不再必要

and a far more elegant view of the world would emerge
而且会产生一个优美得多的宇宙理论
elegant我觉得在这里应该取clever but simple之意,即如果以上假设成立,理论模型将会更简洁/简要

These partnerships cancel out the kludges and leave a mathematically purer outcome.
这些伙伴对称性清除了所有需要数学取巧才能维持的地方,得到了一个数学上要更纯粹的结果。
pure有抽象之意,不知适用否?
这些伙伴对称性将所有数学上的取巧一扫而空,得到了一个更为抽象的数学结果。
引用 contrary 2011-12-21 23:23
Technically, that is still true.
技术上来说
严格来讲

so it should not be long before the result is either confirmed or disproved.
因此不久之后这次的结果就会被确定或是推翻。
因此实验结果是被确认还是被推翻,很快就会见分晓。

since the LHC got cracking in earnest in 2010
自从2010年LHC非常认真地开始敲碎粒子之后
似乎过于拟人了...
自从2010年LHC真正开始分解粒子的工作之后

PS.nayilus兄逢译必上赏析版,佩服!
引用 nayilus 2011-12-23 03:39
回复 悠悠万事97 的帖子

谢谢点评,大部份接受。

pattern苦于没有合适的译法可以融入原文,这里pattern是指出现的粒子的形式,轨迹,测量结果,专业用语就是event,但是原文使用pattern显然为了让读者更好理解。可惜我想不出一个合适的词来概括。

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