一个八零后安徽省庐江年轻博士,坐在电子计算机终端显示器前,首次计算得到了5倍西格玛(sigma)的显著度,也就是说,有99.9999%的可信度表明该粒子存在。这在科学界被认为已经证明了上帝粒子的存在。
他在第一时间将这一结果发送到内部交流平台。10月16日,在和我电话中聊起当时的情形时,计昊爽说:“我现在还按捺不住自己内心的激动。”
去年6月25日的下午,他的同事们得到了这一消息后,立刻涌入了他的办公室表示庆贺,欢呼声充满了欧洲核子中心威斯康辛组所在的整个楼道,所有的人都在刚刚打印出来的结果上签下自己的名字,以纪念这个历史时刻。
《纽约时报》在今年3月5日,以“探寻上帝粒子”为标题,详细介绍了上帝粒子的发现过程——
“On the afternoon of June 25, Mr. Ji announced he had gotten a result of 5.08 sigma.”
瑞典皇家科学院10月8日宣布,将2013年诺贝尔物理学奖授予比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和英国物理学家彼得·希格斯,以表彰他们描述了粒子物理学的标准模型,并成功预测“上帝粒子”的存在。
计昊爽和欧洲核子中心(CERN)团队再次引起了世人的关注。
“无心插柳”进入中心“拳头小组”
计昊爽是安徽庐江人,今年28岁,在省重点中学庐江中学读完高中,后考入中国科技大学,毕业后到美国威斯康辛大学(Wisconsin)读博士。
在威斯康辛大学,计昊爽以惊人的学习速度,在短短一年内得到了博士课程的全部学分,并成功进入欧洲核子中心。
“我之前并不是做这个方向的。2010-2011年圣诞节大家都在放假的时候,我还是天天去办公室,期间听说别人要做一个事情,但是有点难度而没找到合适的人,我就自告奋勇说可以帮忙。接下来的几个月我就非常努力地干活,由于解决了一些关键问题而受到了中心合作组上层的关注,所以接下来就被邀请加入中心的“拳头小组”——希格斯玻色子(上帝粒子)综合分析小组。”计昊爽说,他幸运地把握住了这次机会。
希格斯玻色子(Higgs boson)又称上帝粒子(God particle),是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。它是标准模型中最后一种未被发现的粒子,它可以帮助解析为何其它粒子会有质量。1964年,恩格勒和罗伯特•布绕特(已故)共同提出希格斯机制与希格斯玻色子理论。
为什么希格斯粒子经过40多年还没有找到?原因其实也很简单:它的质量一定足够大,以往使用的粒子对撞机能量还不够大,还不足以把它撞出来。寻找希格斯玻色子的另一个困难是,如果确实存在,它将在碰撞后10亿分之一秒的时间内衰变,因此要想捕捉到它极不容易。
欧洲粒子物理研究所的林恩·埃文斯说,是耗资总计约20亿美元,位于法国和瑞士边境地区地下100米深、约27公里长的环形隧道中的欧洲大型强子对撞机的投入使用,让科学家们获得了信心。
“我只是比较幸运而已。成绩是我们这个团队的,我将他们的数据和观测结果拿来分析计算,最终计算出了结果。”计昊爽谦虚地说。
“有心栽树”铁树也能“开花”
据计昊爽介绍,这几年来,他所有的工作基本上就是计算上帝粒子的存在。
计昊爽在希格斯玻色子综合分析小组团队里还只是博士生,而团队里有博士后副教授、教授等等许多人,不过由于计算判断上帝粒子的人必须具有物理、统计、计算机三项深厚的专业知识,而符合这样条件的人非常少,他正身兼这三项专业知识,所以他成了团队里一个“终极数据库”。
《纽约时报》在“探寻上帝粒子”的文章中说,“上帝粒子”的最终确认工作整个合作组交个了两位博士生:来自威斯康辛大学的计昊爽和来自密歇根(密执安)大学的另一位博士生。他们两个分别将higgs所有可能的衰变过程的数据建立总的模型,进行综合分析。这个计算将最终确立是否有“上帝粒子”,因为如果它存在,应该在所有的末态都能够观测到,而不是某一个特别过程。
计昊爽说,“那时候我每天只能睡三四个小时的觉,全身心投入到综合模型的最终判断和计算工作中。”
去年6月25日,激动人心的时刻到来,计昊爽个人首次计算得到了5倍西格玛(sigma)的显著度,换成概率就高达99.99999%。第二天,密歇根大学的另一位博士生也得到了同样的结果。
在随后的几天里,整个实验组内部又对计昊爽得到的计算数据进行了反复检查,并核实了整个过程的每一个细节,在确定万无一失之后,去年7月4日,CERN的科学家们宣布在花费了长达30年的时间投资超过90亿美元后,他们终于找到了“上帝粒子”——希格斯玻色子。这项发现随后震惊世界,同时也印证了今年两名诺贝尔物理奖获得者的建立的模型和猜测是正确的。
“一棵小树”带来“一片森林”绝不是偶然
成为计算上帝粒子存在第一人后,计昊爽感慨地说:“做科研不能有一丝的误差,如果你在计算上有了几次错误后,那么以后团队的人也不会信任你。我在这里目前计算没有出过差错,这并不是我比较聪明,而是我每次都会反复去核实,做到每一个细节不出错。”计昊爽告诉我,不犯错误或者少犯错误对于一个科研人员是非常重要的。
回想最近几年,特别是“上帝粒子”发现前,计昊爽说,每次召开重大国际会议前都承受着难以忍受的巨大压力,因为结果是全体科学家都最关心的。这些时候,我们通宵工作是比较正常的事情,经常是凌晨一两点了大家还聚在一起讨论。
计昊爽的父亲计光中说,他儿子是非常勤奋的人,在CERN实验室里每天工作时间达到16个小时,只是早上带一顿饭进去吃,然后就忙着一直都不吃饭了。说到这些,这位中学校长不免有些心疼。
而在他的高中班主任陈昌波老师的眼里,计昊爽很早就接受了理想主义色彩的培养,并希望为科学和理想献身,“这恐怕是他这么多年一直保持刻苦钻研精神的动力所在。”
“在最困难的情况下都不要放弃,这一点我从很多牛人身上都能看到。很多时候,成功或者失败往往就差最后一步。”计昊爽的电话那头响起了一阵爽朗的笑声。
计昊爽还透露说,对于他来说,科研领域永无止尽,他的路还很长很长。“上帝粒子的发现对于科研人员来说,可以说亦喜亦忧,该标准模型的最后一块拼图找到了令人振奋,但这也在很大程度了排除了其他新物理的可能性。我还得寻找我新的方向。”
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