“上帝粒子”終獲認(rèn)可

同樣是微觀世界，兩位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主解釋的是更廣泛的物質(zhì)的質(zhì)量之源。瑞典皇家科學(xué)院10月8日宣布，將2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予比利時(shí)物理學(xué)家弗朗索瓦·恩格勒特和英國(guó)物理學(xué)家彼得·希格斯，以表彰他們描述了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，并成功預(yù)測(cè)希格斯玻色子的存在。

恩格勒特與已故同事羅伯特·布魯特于1964年提出了標(biāo)準(zhǔn)粒子模型理論，希格斯也于同年提出一種粒子場(chǎng)的存在，預(yù)言一種能吸引其他粒子進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)量的玻色子的存在，即希格斯玻色子。

標(biāo)準(zhǔn)粒子模型理論中共預(yù)言了62種基本粒子的存在，希格斯玻色子正是該理論依賴的基石。作為物質(zhì)的質(zhì)量之源，希格斯玻色子連接著粒子獲得質(zhì)量的領(lǐng)域。沒(méi)有希格斯玻色子，宇宙和人類就不會(huì)存在，因?yàn)槠渌Ｗ诱窃谙８袼共Ｉ訕?gòu)成的“海洋”中游弋，受其作用產(chǎn)生慣性，最終才有了質(zhì)量。因此，獲獎(jiǎng)科學(xué)家提出的理論解釋了粒子如何獲得質(zhì)量，有助于人類了解亞原子粒子質(zhì)量的起源。

物理學(xué)家認(rèn)為，希格斯玻色子來(lái)源于一種無(wú)形的領(lǐng)域，填補(bǔ)了所有的空間。但標(biāo)準(zhǔn)粒子模型理論提出后，其他61種粒子相繼被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，只有希格斯玻色子難覓蹤影。過(guò)去數(shù)十年中，無(wú)數(shù)全球頂級(jí)科學(xué)家苦苦捕捉著這一“上帝粒子”的存在證據(jù)。

歐洲核子研究中心去年7月4日宣布，該中心的兩個(gè)強(qiáng)子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了同一種新粒子，它的許多特征與希格斯玻色子一致。隨后該中心于今年3月14日稱，更多數(shù)據(jù)分析表明“它就是希格斯玻色子”。

歐洲核子研究中心主任羅爾夫·霍伊爾表示，發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子標(biāo)志著全世界眾多研究者數(shù)十年來(lái)智力努力的高峰。

將化學(xué)實(shí)驗(yàn)搬到網(wǎng)絡(luò)世界

與前兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)授予實(shí)體研究者相比，今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主的貢獻(xiàn)，似乎更偏重于研究方法的創(chuàng)造性拓展。瑞典皇家科學(xué)院10月9日宣布，將2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家馬丁·卡普拉斯、邁克爾·萊維特和阿里耶·瓦謝勒，以表彰他們?cè)陂_(kāi)發(fā)多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型方面所作的貢獻(xiàn)。

面對(duì)瞬間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，以及復(fù)雜電子毫秒間的快速運(yùn)動(dòng)，依靠過(guò)去的用塑料球和小木棒來(lái)創(chuàng)建分子模型的辦法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)描繪化學(xué)反應(yīng)全過(guò)程的美好愿望。即使化學(xué)家選擇使用量子物理學(xué)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，繁雜的計(jì)算過(guò)程與巨大的計(jì)算量也只能應(yīng)付小分子的化學(xué)反應(yīng)。

20世紀(jì)70年代，這三位科學(xué)家結(jié)合經(jīng)典和量子物理學(xué)，設(shè)計(jì)出這種多尺度模型，將傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)搬到了網(wǎng)絡(luò)世界。通過(guò)該模型，科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了用電腦監(jiān)控微小而瞬間的化學(xué)變化，從而能將催化等過(guò)程最優(yōu)化。例如在模擬藥物如何到達(dá)體內(nèi)靶蛋白的實(shí)驗(yàn)中，電腦可直接對(duì)與藥物相互作用的靶蛋白原子執(zhí)行量子理論計(jì)算，精確分析出藥物發(fā)生作用的全過(guò)程。

多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型的出現(xiàn)，完美結(jié)合現(xiàn)實(shí)與理論，為更全面了解并預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程奠定了基礎(chǔ)，因此成為化學(xué)界的革命。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在當(dāng)天發(fā)表的聲明中說(shuō)，如今對(duì)化學(xué)家來(lái)說(shuō)，電腦同試管一樣重要，計(jì)算機(jī)對(duì)真實(shí)生命的模擬已成為當(dāng)今化學(xué)領(lǐng)域中大部分新研究成果成功的關(guān)鍵因素。科學(xué)家可以用電腦來(lái)揭開(kāi)復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，例如催化劑對(duì)廢氣凈化或者綠葉的光合作用等，通過(guò)模擬，化學(xué)家能獲得比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更快速、更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

在得知獲獎(jiǎng)后的現(xiàn)場(chǎng)電話連線中，瓦謝勒表示感覺(jué)很棒，他自己仍在使用這一組合模型來(lái)了解細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的傳輸。新的研究方法，似乎預(yù)示著細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)研究的下一個(gè)創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)。在這里，我們看到了生理學(xué)或醫(yī)學(xué)與化學(xué)之間的緊密聯(lián)系與相互促進(jìn)。

正如瑞典皇家科學(xué)院對(duì)粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子并非完成宇宙謎題拼圖的最后一塊。這一模型僅描述了宇宙可見(jiàn)物，只占到整個(gè)宇宙物質(zhì)的五分之一。確如此言，在浩瀚的宇宙與精致的微觀世界中，還有許多神秘的未知領(lǐng)域有待更多科學(xué)家去探尋。