特别策划
破解宇宙诞生之谜,探索自然界的本源
如今,CERN(欧洲核子研究中心)是全世界科学领域最受关注的一家研究机构,它拥有一套加速环道周长达27公里的巨型实验设备“LHC”(大型强子对撞机)。
利用这套巨大的实验设备,物理学家们正在研究构成宇宙的“最小部件”—基本粒子。
空气、水和大地,包括我们人体在内,所有这一切全都是由基本粒子构成的。从某种意义上说,我们周围发生的一切现象归根结底也全都是由基本粒子引起的。
那么,基本粒子是什么?基本粒子又是如何构成这个世界的?只有回答了这些问题,我们才能够对自然界乃至宇宙有真正的认识。事实上,基本粒子物理学是一门同解开宇宙诞生之谜有着密切联系的学科。
在本文中,我们将对各种各样的基本粒子,从周围的“电子”直到 “中微子”和“夸克”等,进行简明易懂的介绍,并将对新闻媒体近来进行过大量报道的关于“希格斯粒子”的尖端研究作比较详尽的通俗说明。
下面,我们就到这个基本粒子世界进行一次科学旅行。
目 录
引 言 什么是基本粒子?
第1部分 构成物质的基本粒子
第2部分 传递力的基本粒子
第3部分 基本粒子物理学最前沿
第4部分 来自最前沿研究的报告
翻译/王鸣阳
引 言
什么是基本粒子?
物质的结构
寻找自然界的“最小粒子”……
将物质不断地分割,最终总会有个尽头,得到“不能再继续分割的粒子”,这就是“基本粒子”。100多年来人类坚持不懈地寻找这种最小粒子的过程构成了一部基本粒子物理学的历史。
在这方面,科学家最早知道的一个事实是,我们周围的一切物质全都是由一种叫做“原子”的细小粒子构成的。然而,原子并非基本粒子,原子也有结构。在原子的中心有一个叫做“原子核”的更小的粒子,在其周围又有若干个叫做“电子”的细小粒子围绕着它旋转。
这种电子是基本粒子。
那么,原子核又如何?科学家已经查明,原子核是由聚集在一起的质子和中子两种粒子构成的。那么,质子和中子是基本粒子吗?它们也不是基本粒子。质子和中子各自都是由3个统称为“夸克”的两种粒子聚集起来构成的。
这种夸克是基本粒子。
然而事情并没有完,自然界其实非常复杂。此后,科学家又陆续发现了许多其他的基本粒子。
要真正了解宇宙,只知道基本粒子这些“角色”是不够的,还必须知道这些角色如何通过相互之间的影响而上演了自然界这场大戏。因此,科学家们还对作用在基本粒子之间的“力”进行了研究。
100多年来,基本粒子物理学不断发展和壮大。本文就来回顾基本粒子物理学的历史,并介绍那些正在进行的前沿研究。
(更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2012年第10期)
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