W玻色子发现40年:一场改变物理学版图的科学革命

B站影视 韩国电影 2025-09-20 23:16 1

摘要:1980到1990年代那十年正是粒子物理的“高光时刻”,标准模型就靠那会儿巩固下来,还掀起了场小的科学革命。

2025年这会儿,粒子物理学正处在一个挺关键的“转弯期”。

1980到1990年代那十年正是粒子物理的“高光时刻”,标准模型就靠那会儿巩固下来,还掀起了场小的科学革命。

更重要的是,11月10号到13号,欧洲核子研究中心(CERN)要开第四届粒子物理史国际研讨会,专门聊那段历史的成就和挑战。

想搞懂现在粒子物理往哪儿走,那段过去还真绕不开。

1980年代初,标准模型已经成了粒子物理的“主流框架”。

科学家们不满足于光懂理论,开始琢磨用新技术验证它,粒子对撞机就是那会儿的“主力工具”,帮着做了不少重要实验。

1983年,CERN搞出个大新闻,用超级质子同步加速器(SPS)找到了W和Z粒子。

这俩粒子一发现,标准模型直接被“实锤”了,科学家对粒子相互作用的理解也深了一大步。

后来这发现还拿了1984年诺贝尔物理学奖,那会儿粒子物理的活力,真是挡都挡不住。

本来想觉得美国会一直稳坐粒子物理“头把交椅”,但后来发现不是这么回事。

研讨会联合组织者迈克尔・里奥丹说,1980年就是个“分水岭”,从那之后,研究重心慢慢往欧洲挪了。

美国后来搞超导超级对撞机(SSC),结果1993年因为预算问题停了,这一下,欧洲彻底成了高能物理研究的核心。

1989年,CERN又启用了大电子-正电子对撞机(LEP)。

这台机器专门做精确测量,到2000年的时候,还为后来大型强子对撞机(LHC)的建设铺了路。

更关键的是,LEP不是欧洲一家的事,全球30多个国家的科学家都参与了,这种“大科学”合作模式,真是让粒子物理研究越来越国际化了。

聊完欧洲怎么跑到前面,就得说说标准模型本身了,它虽然帮科学家解释了不少现象,但显然不是“终点”。

1995年,美国费米实验室的Tevatron找到了顶夸克。

这一下,标准模型的“拼图”看似拼完了,但科学家们反而更疑惑了,“超越标准模型”到底意味着啥?

比如暗物质,咱们知道宇宙里有这东西,但标准模型压根没提它。

还有中微子振荡,1990年代后期,日本Kamiokande实验证实了这事儿,说明中微子有质量,但标准模型里中微子是没质量的

如此看来,标准模型就像“缺了几块的拼图”,还有很多问题没解决。

为了搞懂这些“搞不清”的事,科学家们建了不少地下实验室,意大利的GranSasso实验室、日本的超级神冈探测器,都是那会儿弄起来的。

这些实验室专门研究暗物质和宇宙起源,把粒子物理和宇宙学给连了起来。

但说实话,想突破标准模型的局限,至今还是个大挑战。比如弦理论、超对称模型,虽然能试着统一相互作用,可一直没找到实验证据。

粒子物理的发展,不光靠科学本身,还受政治经济的影响。冷战结束后,这影响就更明显了。

1991年苏联解体后,全球科学合作变得重要起来。

俄罗斯和东欧的科学家开始加入国际项目,CERN也跟前苏联的实验室合作多了起来,技术和知识交流也更频繁了。

在这波全球化里,中国的表现挺让人惊喜的,1988年,北京正负电子对撞机(BEPC)建成,这是咱们自己的第一台高能对撞机。

1994年,中国还加入了CERN的L3实验,算是正式走进了全球高能物理的“圈子”。

2022年,中国又提出了环形正负电子对撞机(CEPC)计划,看样子是想在粒子物理领域多占些话语权。

2024年的时候,中国科学家在中微子振荡参数测量上还取得了突破,成果发在了《自然》杂志上。

毫无疑问,中国已经从“跟跑者”慢慢变成“参与者”,未来甚至可能成“领跑者”。

但也要看到,现在欧洲和亚洲在加速器建设上也有竞争,比如日本的ILC和中国的CEPC,怎么平衡资源分配和国际合作,还是个难题。

总的来说,从1970年代后期标准模型建立,到1980-1990年代巩固,粒子物理走了段挺曲折但很有价值的路。

现在科学家还在探索的边缘,想找到超越标准模型的方法。

即将在CERN开的研讨会,不光是回顾过去的辉煌,更要聊未来的方向。

比如新一代加速器怎么设计,怎么用现代技术连接多学科研究。

说实话,粒子物理的下一个突破在哪,说不定就能从这次研讨会里找到点线索。

来源:念寒尘缘

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