你對一項獲得諾貝爾獎的發(fā)現(xiàn)做出了預(yù)測，結(jié)果證明你的預(yù)測是正確的，但卻沒有人在乎。這就是發(fā)生在兩位物理學(xué)家身上的故事，2009年Mikhail Shaposhnikov和Christof Wetterich計算了希格斯玻色子的質(zhì)量。

希格斯玻色子是物理學(xué)家在粒子物理標準模型中收集的25 種基本粒子之一，它是2012年在大型強子對撞機中發(fā)現(xiàn)的最后一個粒子，2013年該發(fā)現(xiàn)被授予諾貝爾物理學(xué)獎。

雖然大多數(shù)物理學(xué)家對希格玻色子的存在非常有信心，但他們不知道希格斯粒子的質(zhì)量會是多少，不過他們確實有一些線索。首先，他們已經(jīng)在美國費米實驗室的TeVatron對撞機上尋找過希格玻色子了。這臺對撞機沒有看到希格斯玻色子，這使得物理學(xué)家能夠?qū)λ馁|(zhì)量設(shè)定一個下限，約為 115 GeV。

因此粒子物理學(xué)家知道希格斯玻色子的質(zhì)量需要高于115GeV，否則費米實驗室就會看到它。他們也知道，最遲在大約1000 GeV時一定會看到它，因為如果只使用沒有希格斯玻色子的標準模型，那么理論將會在某個地方崩潰。這就是大型強子對撞機如此有價值的原因，物理學(xué)家知道，如果不是希格斯玻色子，那么那里一定會發(fā)生一些新的事情。

他們還有另一個上限，約為 180 GeV，稱為瑣碎界限。他們的論點是，如果希格斯玻色子的質(zhì)量大于此界限，它就無法為其他粒子創(chuàng)造質(zhì)量。因此我們現(xiàn)在有115 GeV的下限質(zhì)量和180 GeV的上限質(zhì)量。但是除此之外，他們還是不知道現(xiàn)在希格斯玻色子的質(zhì)量該是多少。

這時兩位物理學(xué)家說，無論希格斯玻色子的質(zhì)量是多少，它仍然必須允許引力成為一種量子理論。所有其他自然基本力都具有量子屬性，但引力是個奇怪的東西，因為目前據(jù)我們所知它是非量子。大多數(shù)物理學(xué)家相信引力也應(yīng)該具有量子特性，只是我們還沒有找到正確的理論。這個理論被稱為量子引力理論，我們需要它來弄清楚大爆炸和黑洞奇點發(fā)生了什么。

物理學(xué)家試圖將引力轉(zhuǎn)變?yōu)榱孔右Γ拖袼麄儗㈦妱恿W(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榱孔与妱恿W(xué)一樣，理查德·費曼等人已經(jīng)在20世紀60年代完成了量子電動力學(xué)，但是他們使用同樣的技巧將引力外推到高能量時，結(jié)果卻得到了無窮大。如此獲得的引力量子化被認為是失敗的，因此被放棄了。

但1978年，史蒂文·溫伯格說這種對更高能量的近似是錯誤的，必須使用更加復(fù)雜的方法進行外推，就不會有無窮大的問題。然后如果計算正確，引力就安全地是量子化地了。這個想法被稱為漸近安全引力，你可能從未聽說過它，因為包括溫伯格本人在內(nèi)的每個人都認 這是一個令人失望的解決方案。因此，在1978年溫伯格發(fā)表論文后，沒有人對此進行過深入思考。直到 1990年代初，Christof Wetterich和 Martin Reuter才解決了論文中大部分的數(shù)學(xué)問題。來源: www.ws46.com

回到希格斯玻色子的質(zhì)量，因為它的質(zhì)量改變了量子引力中更高能量的外推方式。如果使用里Wetterich和Reuter開發(fā)的數(shù)學(xué)，就會發(fā)現(xiàn)如果希格斯玻色子的質(zhì)量太大或太小，那么引力就不再安全，并且該理論再次崩潰。所以我在開頭提到的那兩個人物理學(xué)家，去計算了量子引力正常工作的這個窗口，得出了希格斯玻色子質(zhì)量126±2.2 GeV，而實驗的測量值為125.35±0.15 GeV。

這是一個非常困難的計算，取決于所有其他粒子的質(zhì)量，每個粒子都有自己的不確定性。如果今天重做這一計算，我認為不確定性會減小很多。所以他們正確地預(yù)測了希格斯玻色子的質(zhì)量，這意味著量子引力可能并不是那么大的神秘問題，它實際上可能只是如何正確進行外推的問題。不過他們的計算并沒有引起多大的關(guān)注，因為同樣預(yù)測中質(zhì)量范圍的論文還有將近百篇。