Why Higgs boson become "Higgs" boson?

一切真相大白了，Steven Weinberg在他的文章The crisis of big science提到


"As to my responsibility for the name “Higgs boson,” because of a mistake in reading the dates on these three earlier papers, I thought that the earliest was the one by Higgs, so in my 1967 paper I cited Higgs first, and have done so since then. Other physicists apparently have followed my lead. But as Close points out, the earliest paper of the three I cited was actually the one by Robert Brout and François Englert. In extenuation of my mistake, I should note that Higgs and Brout and Englert did their work independently and at about the same time, as also did the third group (Gerald Guralnik, C.R. Hagen, and Tom Kibble). But the name “Higgs boson” seems to have stuck."


歷史的巧合把Higgs boson的名字給了Peter Higgs，一切都只是Weinberg在寫論文時沒注意先後順序，於是Robert Brout和Francois Englert徹底被神隱。話說回來，將基本粒子用某人命名是哪招呢？

Quantum "Graviton" Particles May Resemble Ordinary Particles of Force

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=search-for-new-physics
http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v306/n5/pdf/scientificamerican0512-34.pdf

這個月科學美國人有篇文章提到一個新的想法，重力子有無可能是像兩個強作用力膠子的組合呢？

計算強作用力是個難題，如何在似乎無盡的費曼圖中得到有意義的計算，使其吻合LHC中大量粒子對撞的結果？費曼圖提供物理學家一個強而有力的工具去計算作用力，在這個圖像裡，物理學家彷彿可以看到粒子就像圖裡一樣傳遞波色子。一開始在量子電動力學獲得大成功，物理學家可以明確指出那些圖是重要，哪些圖可被忽略，僅靠幾個簡單的計算獲得符合觀測的結果。推廣到“強”作用力，只有在兩個粒子非常靠近，之間作用力變得非常小（漸進自由），這個技巧可以被使用。對於粒子對撞和散射實驗，這如其名的暗示，強作用力遠大於電力，物理學家再也沒辦法簡單的指出那些是重要的圖，尤其其中包含許多的"loop"圖，這些loop圖暗示著虛粒子（virtual particles）的作用，雖然無法直接觀察，確確實實地影響最後的計算和實驗結果。值得注意是，最後將這些圖相加，往往彼此間可以相消，這強烈暗示，似乎有更深層的機制在底層。

從90年代早期，兩位物理學家，Zvi Bern和David A. Kosower揭示弦論可以用一條方程式簡化許多圖的計算，連同後來加入的Lance J. Dixon和David Dunbar所共同分析，么正性（unitarity），似乎可以用來解釋這些散射結果。么正性簡單的說，每個圖代表某個機率，將所有圖相加必須等於一。這個原則被深深地掩蓋在大量費曼圖計算的背後，但根據這個原則物理學家可以避免直接使用虛粒子，從而避免大量複雜的費曼圖。舉例來說，在一個複雜地鐵系統裡，從A站到B站顯而易見只有幾條選擇，但是如果應用費曼圖的思考模式，就必須考慮所有的可能性，包括那些出站穿過馬路再從另個站的路徑。我們可以將這些不太可能的道路想像成虛粒子的圖，雖然他們存在，但顯然到最後我們不太需要考慮。如果只需考慮有限的可能（么正性），那麼就有可能減少許多須計算的圖。

么正性方法提供物理學家成功預測對撞後光子和微中子的數量，這對尋找暗物質和希格斯粒子（Higgs）有直接的幫助。最近的發展是將這套理論推廣到重力子。重力子的發展從80年代開始，其目標是將重力給量子化，但這個努力很不成功，不像其他量子理論裡，許多無限大可以互相對消留下有物理意義的值，重力頑強地抵抗一切量子化的可能，這些無法消除的無限大暗示著時空的波動（fluctuations）。一種可能的解釋是，自然界包含許多未發現的超對稱粒子（supersymmetry），這些粒子由隱藏的費米子和波色子之間對稱性而來，將這個想法應用到重力就是超重力（supergravity），但人們發現到了第三階虛粒子的計算還是會發散。另外的可能是超弦理論，在這個理論架構下，所有基本粒子不是點狀而是個共振的弦，但這個理論面臨一個很大的問題——無法提供有用的計算。應用么正性方法可能解決超重力無限大的危機，時空的波動可能沒有想像中嚴重，更有意思的是，三個重力子的作用就像三個膠子跟另外一模一樣的三個膠子的作用，換句話說，重力是強作用力的另種表現。

目前，這個理論在第四階都沒有發散的項，如果物理學家算到第七項都沒有發散，超重力理論就有可能是個自洽的理論。當然，這裡論不包括其他非微擾的作用，他們太微小而不能被loop-by-loop所分析，或許這些作用會被更深層的理論，例如弦論，所解釋。

質子的磁矩

http://www.wired.com/wiredscience/2011/06/proton-spin-flips/

根據Phys. Rev. Lett. 106, 253001 (2011)，Ulmer和他的團隊成功的量測質子的磁矩(magnetic moment)。他們利用電場和磁場作成一個質子陷阱(Penning trap)，鎖住單一質子。開始時質子的磁矩沿著外加磁場，再外加一個旋轉的磁場，這個磁矩開始轉到另外一頭。旋轉過去的速度取決於質子的磁矩。利用這個方式，科學家能精密地測量質子的磁矩，下一步他們打算測量反質子，希望得知物質與反物質的不同。

Electric Dipole Moment

電耦極(electric dipole moment)就像字面上理解的，當一個物理可以分成正電荷多的部份和負電荷的部份，彼此分開一定的距離，我們就稱他們有個電耦極。

Search for Higgs Particles

Higgs Constrain
Originally uploaded by pinghan.

好吧，Fermi Lab的物理學家又更進一步了，把Higgs的質量範圍縮減到114到160GeV/c^2(原先範圍是114 and 185 GeV/c^2，由CERN LEP所量測)。

這告訴我們什麼呢？LHC遲遲沒有開動，Tevatron又獲得喘息的機會了。Fermi Lab的物理學家是不是有機會搶先發現Higgs呢？

這大概不是八卦吧，不過大家都知道Tevatron RUN II本來的預定目標就是Higgs，只是一開始的"亮度"上不去，產量不夠而已。當產量穩定發展，LHC的建造也到達尾聲。大家會說，好吧Tevatron RUN II最大的貢獻大概就是single top quark。沒想到LHC也出差錯了，現在看來雙方似乎又要接近原來預定目標了，只是晚了兩三年左右。

我覺得可惜是Tevatron RUN II沒有什麼太新奇的東西，可能就是B_s和CP violation，還有single top。新物理都還在尋找中(呼，真難呀)。

不過如果要我評論，希望Higgs boson不是物理界唯一的應許之地。如果忙了半天，只有一個"上帝粒子"，想想也挺無聊的。如果找不到，也挺合理的，本來呀，要是宇宙到處瀰漫著Higgs boson，也是很奇怪的事。找不找得到都隨緣了，大概只有Dr. Higgs最在乎了吧。

Feynman's Rainbow

Richard_Feynman
Originally uploaded by benx77.

很難相信我們還能看到有關Feynman的書，Feynman's Rainbow，在Feynman去世近十五年後出版(2003)。本書作者Leonard Mlodinow當年1981是個剛從Berkeley畢業的物理博士，剛到Caltech當博士後。在那他遇見很多有名人物，其中包括Feynman。想不起來在哪看到高涌泉老師的介紹文，就從圖書館裡借了出來，並不是很厚的書，171頁而已，我卻零零星星地看了半年才看完。

我很喜歡這本書，他忠實地呈現出一各年輕的物理學家遭遇的困境，和另外一位年長而略顯睿智的物理學家的對話。我們都聽說很多Feynman的故事，但透過第一手的描述，一個形象鮮明的人物出現了，他那最後的幾年，他那對生命和自然的好奇心，他的愛，他的失落，還有他的死亡。


我一直再想，就像本書的作者一樣，身為年輕的物理研究人，到底我想成為什麼樣的人呢？到底我想成就什麼樣的人生呢？Mlodinow最後決定順從自己的想法，離開string開始quantum optics的研究，甚至跑去替Star Trek，MacGyver寫劇本，離開主流的物理圈子。那我呢？我是因為喜歡了解自然而踏上這各領域，但未來我能做些什麼呢？在這新時代，又有哪些實驗我能開始呢？在畢業前還有點時間，我會努力探索。


我想再多說一點關於Feynman的失落和死亡。當時Feynman身體並不是很好，長期的cancer治療侵蝕著他的健康，雖然如此，他仍然在享受著思考物理，跟QCD奮鬥著，在去世之前，甚至還跟Gell-Mann學習string theory。當然他來不及挑戰成功，事實是那之後也一直沒有人挑戰成功，他很享受著思考物理問題，他並不害怕死亡，他說小時候就知道這無可避免，甚至他認為這是他最後的冒險。但當作者問他是不是有什麼regret，他卻流露出人性的一面，他怕他來不及活到他女兒長大成人。這種人性的表現，我很喜歡，讓我們暫時忘卻那個咄咄逼人的物理學家，其實他也是和我們一樣。