物理学界的头等大事

为了揭示物质的本源,由欧洲核子中心(CERN)2000名科学家和工程师组成的CMS与AT-LAS探测器小组展开了角逐,争相探寻希格斯粒子的踪迹,目标直指诺贝尔奖——离瑞士日内瓦湖西端不远的罗讷河平原的地底下,工作人员正在为超级粒子对撞机——大型强子对撞机(LHC)作最后的组装工作。LHC是欧洲核子中心(CERN)负责修建和运作,由60多个国家的科学家齐心合力,费时20多年,斥资80亿美元打造出来的,将有望成为开启宇宙秘密之门的钥匙。     

超大型强子对撞机

<正>预计未来的超大型强子对撞机(VLHC),其加速环的周长将达到100公里,产生的能量是目前大型强子对撞机的7倍。2008年在欧洲启动大型强子对撞机(LHC)时,粒子物理学家们没有奢求要一台更大型的强子对撞机。当2012年LHC完成了最初的使命——发现希格斯玻色子,物理学家开始兴奋的憧憬设计一台机器来取代它:超大型强子对撞机(VLHC)。     

跃跃乎,“上帝粒子”?

且惊且喜:LHC首战告捷众所周知,当今国际物理学界的头等新闻乃是,欧洲核子研究中心(CERN)宣布:大型强子对撞机(LHC)的探测器发现了疑似的希格斯(玻色)粒子,其质量为125.3(±0.6)GeV,接近预测质量范围的下限值。LHC继另外两台大型高能粒子加速器LEP和     

希格斯之后的新粒子景观——后LHC时代的“希格斯工厂”探究

欧洲大型强子对撞机(LHC)发现了疑似希格斯玻色子,从而在粒子物理学研究史上留下了浓重的一笔。然而,科技的进步如白驹过隙,科学家们认为LHC行将落伍,拟计划建造其替代品——ILC、LEP3抑或CLIC,便于更精确地研究希格斯玻色子及其相互作用。新粒子抑或更复杂有趣?当世界各地的粒子物理学家7月5日"醒"来之时,那欢乐的场面、解脱的感觉乃至热泪盈眶的情景仍然记忆犹新——除此之外,仍有一个巨大的问题没有答案。就在前一天,欧洲核子中心(CERN)宣布,一个疑似希格斯玻色子的新粒子在大型强子     

《自然》:2015十大科学展望

<正>新年之际,《自然》杂志对2015年科学动向进行了展望,粒子加速器、气候协议、终结埃博拉、矮行星等十个项目榜上有名。粒子加速器漫长的等待已经结束:停工两年之后,大型强子对撞机(LHC)将于2015年3月重新启动。该对撞机位于瑞士日内瓦欧洲核子研究委员会粒子物理实验室,此次启动它将以13万亿电子伏的能量进行撞击,而这几乎是现有纪录的两倍。科学家们希望额外的火力能够帮助对撞机发现新的现象,以填     

“我们已经等了够久了”——从欧洲粒子物理研究所传来的消息

<正>今年八月的一个傍晚,在法国塞希大型强子对撞机(Large Hadron Collider,简称LHC)工作的那些"质子牧童"们,终于在人工控制下获得了能量为5兆的高能粒子,并将其"挤捏"成一团,令其相互撞击。"质子牧童"忙耕耘"7分钟时间太晚了,"佛罗里达大学物理学家达林·阿科斯塔(Darin Acosta)抱怨说。     

我国科学家参与的大型强子对撞机揭开物理学新纪元

欧洲核子研究中心宣布,中国科学家参与的国际性大科学工程之一——大型强子对撞机于2010年3月30日日内瓦时间13时06分对撞成功。在跨越日内瓦市郊、瑞士和法国边界的大型强子对撞机（LHC）上,总能量为7万亿电子伏特的两个束流对撞成功。这次迄今为止世界上能量最高的对撞,标志着大型强子对撞机物理研究的启动,拉开了粒子物理新时代的序幕,人类开始寻找占宇宙成分96％的暗物质和暗能量。     

假根羽藻(Bryopsis corticulans)LHCⅡ的聚集态对Chl a电子激发态性质的影响

采用稳态吸收、荧光和皮秒时间分辨荧光光谱手段研究了假根羽藻(Bryopsis corticulans)捕光色素-蛋白复合物LHCⅡ(light-harvesting complexⅡ)的单体、三聚体和寡聚体中叶绿素(Chl)a的电子激发态性质. 稳态光谱结果表明: 选择性激发Chl a或Chl b时, LHCⅡ寡聚体中Chl a的荧光强度减弱并非由Chl b → Chl a传能效率的降低造成, 主要是由聚集体内激发态Chl a的快速猝灭机制引起的. 时间分辨荧光动力学分析表明: 不同聚集态LHCⅡ中Chl a的荧光动力学遵从双指数衰减行为, 长寿命组分(4.1~4.7 ns)来源于LHCⅡ中Chl a的荧光发射; 短寿命组分(135~540 ps)归属为组成聚集体的蛋白单体内Chl a分子间的激发态能量平衡过程, 该能量平衡过程的时间尺度因LHCⅡ的聚集程度不同而异, 在寡聚体(135 ps)中比在单体(540 ps)和三聚体(520 ps)中的平衡显著加快. 上述结果表明, LHCⅡ的三聚体向PSⅡ反应中心传能的本领最强, 而寡聚体则具有较强的猝灭LHCⅡ内Chl a电子激发态的能力, 这可能是一种通过LHCⅡ分子结构的转换来实现光保护功能的机制.     

意大利女科学家将履新CERN

<正>意大利粒子物理学家、欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)ATLAS探测器实验主管法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti),两年前曾吸引了全世界的目光,2012年7月4日,当时她作为ATLAS团队发言人与CMS探测器代表在CERN宣布,他们分别发现了科学家一直在努力寻找的希格斯玻色子。     

霍耶尔:宣布发现希格斯玻色子的人

罗尔夫·D·霍耶尔(Rolf.D.Heuer)是欧洲核子中心(CERN)粒子物理实验室主任,对大型强子对撞机(LHC)拥有预算掌控权——LHC以高于世界任何其他加速器的能量产生希格斯粒子——但霍耶尔对于检测粒子碰撞碎片的两项实验的权威则要小得多,LHC是由数以千计的物理学家建造起来的,也是由他们管理和运行的. 直到6月中旬之前,霍耶尔甚至都不知道物理学家们究竟看到了什么,当项目组两位明显睡眠不足的负责人法比奥拉·吉诺蒂(Fabiola Gianotti)和乔伊·英卡代拉(Joe Incandela)简短地告诉他,那个如建筑物般大小的粒子探测器发现了什么时,这一消息实在是太令人振奋了.经过数月的数据收集,两项实验结果都强烈显示,LHC内产生的是一种新的粒子——正是由50年前理论物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)所预测的粒子.     

为什么要建大型强子对撞机

简单地说,建造大型强子对撞机(LHC)的目的,就是帮助家回家粒子物理学中一些十分关键、却又一直悬而未决的问题.     

LHCb关于正反物质性质差异的研究取得新进展

<正>现行理论认为,宇宙大爆炸产生了几乎等量的物质和反物质.由于物质和反物质在微观性质上存在一定的差异(物理学上称为"电荷共轭-宇称对称性破缺",简称CP破坏),宇宙经过长时间的演化,形成我们今天观测到的由正物质组成的世界.欧洲大型强子对撞机(LHC)是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器.大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)是LHC上的4个主要探测器之一,它的主要物理目标是测量     

费米国家实验室的未来走向

2009年,位于日内瓦的欧洲核子中心(CERN)的粒子物理学实验室的大型强子对撞机(LHC)投入使用;而在此前的26年,芝加哥附近巴达维亚的费米实验室的正负质子对撞机(Tevatron)一直统治着粒子物理学领域。Tevatron也是费米实验室的骄傲和希望,它曾是第一台用高达1万亿电子伏轰击粒子的机器,捕获了许多新奇亚原子粒子,其中包括顶夸克的发现(顶夸克属于上夸克的近亲,但其质量要略重)     

粒子物理学的历史性时刻来临

<正>欧洲核子中心7月4日宣布了一种质量约为125~126GeV的"疑似"希格斯玻色子在大型强子对撞机(LHC)的两个子探测器ATLAS和CMS中被发现,并达到了5σ的标准差。     

物理学未来依然光明

人们对LHC寄予极高期望,并且怀着急于求成的迫切心情.实际上,凭借LHC对粒子物理标准模型的深层次验证已经初露锋芒,对年前所发现的(疑似)希格斯粒子的各种属性正在继续检测.然而,LHC的能量标度虽然很高、但尚不算极高,藉此还一时难于生成质量更大的粒子或形成甚高能量的新物质形态,以检验超对称、超统一量子理论和宇宙学标准模型,这本是情理中事;况且,LHC的检测工作已走上正常探索轨道,相信日后会陆续取得一些其他成果.显然,高能物理探索这样的大科学工程不可能轻而易举、一蹴而就.目前要使高能物理深入发展,确实存在种种困难;但就此断定:以相对论和量子理论为两大支柱的现代物理已陷入困顿局面(僵局),甚至支柱理论或将寿终正寝,则未免有点危言耸听.     

大数据时代的数据素养教育

正数据素养是大数据时代对科研人员所提出的要求。国外各大学已在广泛开展数据素养教育。在中国,如何提高下一代科学家的数据素养,使他们具备在大数据时代开展科学活动的能力,是一项紧迫的重要任务。随着信息技术和网络技术的迅速发展,科学研究数据呈现爆炸性增长的态势。利用各种各样的研究工具和实验设备,通过模拟、仿真、计算和观察,在科学研究过程中不断产生和创造出大量"原生态数字信息",形成特定科学领域的数据集和数据场。如美国大规模科学项目"泛星计划"(全景式巡天望远镜和快速反应系统),每年在运行中可捕获2.5PB(1PB=10~(15)字节)的数据;国际上高能物理学研究领域的LHC(大型强子对撞机)每年能产生50～100PB的数据;小规模研究     

欧洲大型强子对撞机“数据之最”

自1980年“大型强子对撞机（LHC）”的构想首度出现以来，历经近30年，这一“世界上最大的机器”终于从梦想成为现实，即将于2010年全部建成并开始投入运行。现撷取一些有关它的“数据之最”，记录如下：     

质量之谜：希格斯机制与希格斯玻色子——2013年诺贝尔物理学奖简介

质量之谜长期以来一直困扰着物理学家们。直到1964 年,恩格勒、布绕特与希格斯才提出了生成质量的机制,此机制中预言的希格斯玻色子一直萍踪难觅。为搜寻该粒子,欧洲核子中心(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire,CERN)斥资60 亿欧元建设大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)。2012 年7 月LHC 的超环面实验组(A Toroidal LHC Apparatus, ATLAS)与紧凑渺子线圈实验组(Compact Muon Solenoid,CMS)分别宣布找到了希格斯粒子。至此,人类也揭开了上帝粒子的神秘面纱,此机制的提出者也被授予2013 年诺贝尔物理学奖。     

发现希格斯玻色子简史

●希格斯玻色子的发现是科学发现史上最为轰动的事件之一,瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)的物理学家7月4日宣布,他们通过大型强子对撞机(LHC)找到了期望已久的希格斯玻色子,50年时间对这种赋予     

时间旅行

有史以来最大功率的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）即将投入运行，它将模拟“大爆炸”之初的宇宙。让人吃惊的是，有人说它可能导致世界上“第一部时间机器”的问世，从而让时间旅行——回到过去或访问未来成为现实。