摘要:聊到粒子物理,大家现在可能会想到大型强子对撞机(LHC),但如果把时间拨回到上世纪80年代,那才是整个格局大变的关键时期。
聊到粒子物理,大家现在可能会想到大型强子对撞机(LHC),但如果把时间拨回到上世纪80年代,那才是整个格局大变的关键时期。
那时候,粒子物理的“标准模型”已经有了清晰框架,但它到底是不是现实世界的真实写照,没人敢肯定,整个物理圈都在等一个“实锤”。
这个“实锤”很快就来了,但出现在的地方却有点出人意料。过去,粒子物理的“中心舞台”一直在美国,但从80年代开始,重心慢慢地转向了欧洲,格局悄悄变了。
1983年,位于瑞士和法国边境的欧洲核子研究中心(CERN),利用其超级质子同步加速器(SPS),一举发现了W和Z两种基本粒子。
这可不是小事,这两种粒子是标准模型预言的电弱相互作用的关键媒介,找到它们,就等于给标准模型的“心脏”接上了电,整个理论一下就活了。
这一发现,标志着粒子物理学的研究重心正式从美国转移到了欧洲。有了这次巨大成功,CERN乘胜追击。
如果说发现W和Z粒子是证明了理论“对不对”,那下一步就是要验证它到底“有多对”。为此,他们建了一个更厉害的大家伙——大电子-正电子对撞机(LEP)。
从1989年开始,LEP通过让电子和正电子以极高能量迎头相撞,进行了长达十余年的精确测量。
这些实验数据,像一把精度极高的卡尺,一遍遍地丈量着标准模型的每一个细节,结果发现理论和实验吻合得天衣无缝。
LEP的成功不仅为标准模型提供了坚如磐石的实验基础,也为其继任者——今天我们熟知的大型强子对撞机(LHC)——的建设铺平了道路。
当然美国也没闲着。就在欧洲专注于精确测量时,美国的费米实验室把目标对准了标准模型拼图中的最后一块。
1995年,费米实验室的Tevatron对撞机不负众望,成功发现了顶夸克。
至此,标准模型预言的所有基本粒子全部在实验中找到,一个完美的理论闭环形成了。物理学家的探索并未就此止步。
这次成功反而让他们意识到,这个看似完美的模型,并不能解释宇宙中的所有谜团,比如神秘的暗物质和中微子振荡现象。
顶夸克的发现,标志着物理学进入了一个新阶段,科学家们开始系统地将目光投向“超越标准模型”的未知领域。
科学发展跟世界局势向来紧密相关。到了 90 年代,冷战结束了,以前两个超级大国在科技上互相较劲的场面,慢慢变成了全球一起合作。
像对撞机这种超费钱的 “吞金巨兽”,早就不是单个国家能轻松扛得住的了。而冷战后的新局势,反倒大大推动了高能物理领域的国际合作,让它成了真正的全球性事业。
在这个浪潮中,中国的科研力量开始崛起,前苏联和东欧国家的科学家也更广泛地融入了国际研究网络。
来源:瑛子的分享日常