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廬江八零后博士首次與“上帝粒子”的神秘邂逅

時間:2013-10-17來1源:今日廬江 作者:91boshi

一個八零后安徽省廬江年輕博士,坐在電子計算機終端顯示器前,首次計算得到了5倍西格瑪(sigma)的顯著度,也就是說,有99.9999%的可信度表明該粒子存在。這在科學界被認為已經證明了上帝粒子的存在。

  他在第一時間將這一結果發送到內部交流平臺。10月16日,在和我電話中聊起當時的情形時,計昊爽說:“我現在還按捺不住自己內心的激動。”

  去年6月25日的下午,他的同事們得到了這一消息后,立刻涌入了他的辦公室表示慶賀,歡呼聲充滿了歐洲核子中心威斯康辛組所在的整個樓道,所有的人都在剛剛打印出來的結果上簽下自己的名字,以紀念這個歷史時刻。

  《紐約時報》在今年3月5日,以“探尋上帝粒子”為標題,詳細介紹了上帝粒子的發現過程——

  “On the afternoon of June 25, Mr. Ji announced he had gotten a result of 5.08 sigma.”

  瑞典皇家科學院10月8日宣布,將2013年諾貝爾物理學獎授予比利時物理學家弗朗索瓦·恩格勒特和英國物理學家彼得·希格斯,以表彰他們描述了粒子物理學的標準模型,并成功預測“上帝粒子”的存在。

  計昊爽和歐洲核子中心(CERN)團隊再次引起了世人的關注。

  “無心插柳”進入中心“拳頭小組”

  計昊爽是安徽廬江人,今年28歲,在省重點中學廬江中學讀完高中,后考入中國科技大學,畢業后到美國威斯康辛大學(Wisconsin)讀博士。

  在威斯康辛大學,計昊爽以驚人的學習速度,在短短一年內得到了博士課程的全部學分,并成功進入歐洲核子中心。

  “我之前并不是做這個方向的。2010-2011年圣誕節大家都在放假的時候,我還是天天去辦公室,期間聽說別人要做一個事情,但是有點難度而沒找到合適的人,我就自告奮勇說可以幫忙。接下來的幾個月我就非常努力地干活,由于解決了一些關鍵問題而受到了中心合作組上層的關注,所以接下來就被邀請加入中心的“拳頭小組”——希格斯玻色子(上帝粒子)綜合分析小組。”計昊爽說,他幸運地把握住了這次機會。

  希格斯玻色子(Higgs boson)又稱上帝粒子(God particle),是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子。它是標準模型中最后一種未被發現的粒子,它可以幫助解析為何其它粒子會有質量。1964年,恩格勒和羅伯特•布繞特(已故)共同提出希格斯機制與希格斯玻色子理論。

  為什么希格斯粒子經過40多年還沒有找到?原因其實也很簡單:它的質量一定足夠大,以往使用的粒子對撞機能量還不夠大,還不足以把它撞出來。尋找希格斯玻色子的另一個困難是,如果確實存在,它將在碰撞后10億分之一秒的時間內衰變,因此要想捕捉到它極不容易。

  歐洲粒子物理研究所的林恩·埃文斯說,是耗資總計約20億美元,位于法國和瑞士邊境地區地下100米深、約27公里長的環形隧道中的歐洲大型強子對撞機的投入使用,讓科學家們獲得了信心。

  “我只是比較幸運而已。成績是我們這個團隊的,我將他們的數據和觀測結果拿來分析計算,最終計算出了結果。”計昊爽謙虛地說。

  “有心栽樹”鐵樹也能“開花”

  據計昊爽介紹,這幾年來,他所有的工作基本上就是計算上帝粒子的存在。

  計昊爽在希格斯玻色子綜合分析小組團隊里還只是博士生,而團隊里有博士后副教授、教授等等許多人,不過由于計算判斷上帝粒子的人必須具有物理、統計、計算機三項深厚的專業知識,而符合這樣條件的人非常少,他正身兼這三項專業知識,所以他成了團隊里一個“終極數據庫”。

  《紐約時報》在“探尋上帝粒子”的文章中說,“上帝粒子”的最終確認工作整個合作組交個了兩位博士生:來自威斯康辛大學的計昊爽和來自密歇根(密執安)大學的另一位博士生。他們兩個分別將higgs所有可能的衰變過程的數據建立總的模型,進行綜合分析。這個計算將最終確立是否有“上帝粒子”,因為如果它存在,應該在所有的末態都能夠觀測到,而不是某一個特別過程。

  計昊爽說,“那時候我每天只能睡三四個小時的覺,全身心投入到綜合模型的最終判斷和計算工作中。”

  去年6月25日,激動人心的時刻到來,計昊爽個人首次計算得到了5倍西格瑪(sigma)的顯著度,換成概率就高達99.99999%。第二天,密歇根大學的另一位博士生也得到了同樣的結果。

  在隨后的幾天里,整個實驗組內部又對計昊爽得到的計算數據進行了反復檢查,并核實了整個過程的每一個細節,在確定萬無一失之后,去年7月4日,CERN的科學家們宣布在花費了長達30年的時間投資超過90億美元后,他們終于找到了“上帝粒子”——希格斯玻色子。這項發現隨后震驚世界,同時也印證了今年兩名諾貝爾物理獎獲得者的建立的模型和猜測是正確的。

  “一棵小樹”帶來“一片森林”絕不是偶然

  成為計算上帝粒子存在第一人后,計昊爽感慨地說:“做科研不能有一絲的誤差,如果你在計算上有了幾次錯誤后,那么以后團隊的人也不會信任你。我在這里目前計算沒有出過差錯,這并不是我比較聰明,而是我每次都會反復去核實,做到每一個細節不出錯。”計昊爽告訴我,不犯錯誤或者少犯錯誤對于一個科研人員是非常重要的。

  回想最近幾年,特別是“上帝粒子”發現前,計昊爽說,每次召開重大國際會議前都承受著難以忍受的巨大壓力,因為結果是全體科學家都最關心的。這些時候,我們通宵工作是比較正常的事情,經常是凌晨一兩點了大家還聚在一起討論。

  計昊爽的父親計光中說,他兒子是非常勤奮的人,在CERN實驗室里每天工作時間達到16個小時,只是早上帶一頓飯進去吃,然后就忙著一直都不吃飯了。說到這些,這位中學校長不免有些心疼。

  而在他的高中班主任陳昌波老師的眼里,計昊爽很早就接受了理想主義色彩的培養,并希望為科學和理想獻身,“這恐怕是他這么多年一直保持刻苦鉆研精神的動力所在。”

  “在最困難的情況下都不要放棄,這一點我從很多牛人身上都能看到。很多時候,成功或者失敗往往就差最后一步。”計昊爽的電話那頭響起了一陣爽朗的笑聲。

  計昊爽還透露說,對于他來說,科研領域永無止盡,他的路還很長很長。“上帝粒子的發現對于科研人員來說,可以說亦喜亦憂,該標準模型的最后一塊拼圖找到了令人振奮,但這也在很大程度了排除了其他新物理的可能性。我還得尋找我新的方向。”

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