□本网记者 陈潜
世间万物的质量源自什么？
看到这个问题，可能你的心中会涌出一个又一个千奇百怪的答案，然而是不是每个答案一到嘴边又被咽回去了呢？别沮丧！这个聊聊数字、看似简单的问题难倒的可不只是我们，还有全世界所有的物理学家。
物质质量的起源问题，被公认为21世纪最重大的物理学问题之一。在这一当今物理学最为前沿的研究领域，按说与我们是绝缘的，却意外地闪动着一个我们温岭人的身影——温岭中学校友、旅美青年物理学家杨海军。
上月下旬，记者有幸采访了回温岭探亲的杨海军博士。他介绍了他目前正在从事的研究工作——参与大型强子对撞机研究团队，寻找Higgs（希格斯）粒子。
什么是Higgs粒子？
说到物质质量的起源，“不得不提到Higgs粒子”，杨海军称。
自1897年英国科学家汤姆逊发现电子开始，在一个多世纪的时间里，人类一直孜孜不倦地探索着微观世界的奥秘。人们对组成世间万物的基本粒子的认识也从原子，逐渐深入到更为微小、更为“基本”的电子、原子核、质子、中子、夸克、轻子……
经过长时间的研究和探索，科学家们建立起了被称为标准模型的粒子物理学理论。标准模型的建立被誉为20世纪物理学取得的最重大成就之一。标准模型描述了与电磁力、强作用力、弱作用力三种基本力及组成所有物质的基本粒子的所有物理现象，可很好地解释和描述基本粒子的特性及相互间的作用。
但是，杨海军表示，其最大的缺陷之一在于没有描述重力，这也使得标准模型存在着许多基本的疑难问题有待解决，如粒子质量的来源。
由于规范理论的规范对称性禁止规范玻色子带有任何质量，这与实验中的观测不相符合，不解决此问题，整个研究就失去了基础。1964年，英国科学家希格斯（Peter Ware Higgs）提出了一种克服规范场粒子零静止质量困难的方法。他引入一种标量粒子（后称为希格斯粒子），通过这种粒子的真空自发破缺，可以使与被破缺的规范对称性相对应的规范场获得静止质量。这一假说很好地完善了基本模型理论。
因而，Higgs粒子被认为是物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量的基础。按理论假设，其它粒子在希格斯粒子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。
但是从上个世纪70年代开始，科学家至今没找到它的踪迹。
1995年3月2日，当美国费米实验室向全世界宣布发现了“顶夸克”时，标准模型所预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证，标准模型中最后一种未被发现的粒子就是希格斯粒子。
因此，寻找Higgs粒子，被比喻为粒子物理学领域的“圣杯”，对完善粒子物理学理论有重要意义。
在过去一个多世纪的时间里，粒子物理学领域的研究为研究者赢得了一次又一次的诺贝尔物理学奖。一旦成功找到Higgs粒子，又将毫无疑问地问鼎这一至高奖项。
加盟大型强子对撞机研究团队
杨海军称，要想找到神秘的Higgs粒子，首先必须通过足够高能的对撞机碰撞产生Higgs粒子。要获得更高的能量又必须提高粒子的速度，而现有的对撞机的加速能力还有待提高。
今年夏天，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机将建成并开始对撞，这是目前世界上最大的强子环形对撞机，周长约27公里，位于瑞（士）法（国）边境，由欧洲20个成员国组成，另有世界各地80多个国家和地区的500多所大学和研究机构参与研究。
位于瑞士日内瓦西郊的欧洲核子研究中心（CERN)，是目前世界上最大的高能物理实验室。该中心拥有6位诺贝尔奖得主，每年的科研经费约10亿瑞士法郎，约60亿人民币。
其下的一个大型实验组利用世界上最大的强子对撞机把质子加速到接近光速，达到预定能量（7万亿电子伏特）后开始对撞，对撞产生的瞬时温度约为太阳内核温度的上亿倍，用来模拟宇宙大爆炸初期的高温高能状态，然后用大型的探测器来探测对撞后产生的各种粒子，根据这些粒子所遗留的信息来研究宇宙的演化过程、宇宙大爆炸初期高能状态下物质的最小组成单元、粒子之间的相互作用规律和粒子质量的起源等基本问题。
根据知名的《Discovery》的报道，大型强子对撞机的研究与物理学的11大问题中的6大问题密切相关。大型强子对撞机的一个重要目标就是寻找粒子物理标准模型预言的Higgs粒子。
从2005年开始，杨海军就参与到了大型强子对撞机实验研究。而他加盟的资本就在于他身怀的“绝技”。
拥有最先进粒子鉴别数据分析方法
如果说，建造世界上最大的大型强子对撞机是为了提高粒子能量，为Higgs粒子的产生提供了更大可能的话，那么，要想找到神秘的Higgs粒子，还必须有最先进的粒子鉴别算法在碰撞后进行鉴别筛选。因为碰撞后产生的粒子不仅数量多、种类也繁多，如果没有有效的鉴别筛选方法，“那么即使产生了Higgs粒子，也将从我们眼皮底下溜过去了”。
在大型强子对撞机这个多达几千人的研究团队中，杨海军负责的就是这方面的工作——主要利用先进的数据分析方法——推进的决定树（Boosted Decision Trees ，简称BDT）来寻找对撞机产生的新粒子（包括希格斯粒子、超对称理论预言的粒子等）。
而在此之前，这一先进的数据分析方法，已经取得了成功的实践。
2004年，杨海军和合作者首次把ＢＤＴ模式识别算法应用于高能物理的粒子鉴别，显著提高了粒子信号的鉴别效率，这是目前最先进的粒子鉴别算法，对粒子物理的实验数据分析有重要的影响，已有３篇论文发表在权威学术期刊《核仪器和方法》上，杨海军是这些论文的通讯作者。这个先进的模式识别算法成功地应用于美国费米国家加速器实验室（美国最大的粒子物理实验室）的MiniBooNE实验和Ｄ０实验的数据分析，并取得了卓越的成果。并被欧洲核子研究中心的数据分析软件包收录，开始广泛应用于大型粒子物理实验的数据分析。
MiniBooNE实验组由来自美国１６个研究机构的７０多位研究人员组成，经过约十年的艰苦努力，解决了一个困扰物理学界１２年之久的中微子振荡之谜。实验结果于２００７年６月８日在权威物理学期刊《物理评论快报》上发表，排除了一个可能涉及第四类低质量中微子假设的中微子振荡现象。实验结果表明只存在３种已知的粒子物理标准模型中微子，即电子中微子、谬子中微子和陶子中微子。中微子振荡可能仅在３种已知的中微子之间发生。中微子物理在过去的２０多年蓬勃发展，它与粒子物理学、天体物理学和宇宙学有密切的关联，是当前重要的物理前沿课题之一。
Ｄ０大型对撞机实验组由来自世界各地８２个研究机构的６００多位研究人员组成，该实验比较三种不同的数据分析方法（人工神经网络、矩阵元、推进的决定树），用推进的决定树方法得到的结果最优，并发现了单个顶夸克的产生。实验结果于２００７年５月１日发表在权威物理学期刊《物理评论快报》上。
而这两项重要工作，均被美国物理研究所评为2007年度十大物理学进展之一。
采访札记：
采访中，记者感受到了杨海军对手头研究工作的满怀激情，不过，他也坦言，最终能不能找到Higgs粒子，科学地揭开物质质量的起源之谜，“除了进行碰撞，还要碰运气”。如果运气不好，费上一辈子也不一定有收获，“做科研的就是这样的，充满着不确定性”，然而也因了这份不确定，让研究者多了一份向往，一份期待。
在结束采访时，杨海军告诉记者，探亲一结束，他又将埋头到忙碌的研究工作中了。
简历
●1988年——1991年 温岭中学
●1991——1995年 浙江大学（原杭州大学）
●1995年——2000年为瑞士苏黎世联邦理工学院（Swiss Federal Institute or Technology,Zurich）和中国科学院高能物理研究所联合培养博士研究生，参与欧洲核子研究中心（CERN）大型正负电子对撞机的L3国际合作实验
●2000年获得粒子物理与原子物理学博士学位
●2000年——2005年美国密歇根大学物理系博士后
●2005年提升为助理研究科学家，是密歇根大学MinBooNE实验组的课题负责人（Principal lnvestigator）
●目前，参加欧洲核子研究中心大型强子对撞机（27公里长）的ATLAS实验和参与下一代大型直线正负电子对撞机（ILC，30公里长）的研究
