粒子加速器的四次革命——从核嬗变到希格斯粒子的发现

20世纪30年代第一台带电粒子加速器的问世,叩开了人类探索微观粒子世界的大门。随着粒子加速器的迭代以及相应科学技术的突破,使其逐步成为现代物理学研究的重要前沿之一。粒子加速器作为“多种科学技术”的综合产物,其本质是一种人类探测微观世界的有利工具,它的出现不仅推动了基础研究的发展,而且成为了20世纪人类文明最重要的发明之一。在此背景下,本文将从科学技术史的研究视角出发,清晰界定和详细阐述粒子加速器发展历程中的四次“重大突破”,进而在时间上明确划分出粒子加速器在科学技术史中的四个重要时期的“科学革命”,期望以此阐述学术界关于粒子加速器在当代科学发展史中的留白。     

威力强大的反物质

根据丹·布朗的巨著拍摄的一部电影,为我们提供了另一种假设在瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室生成的危险物——反物质,用这种物质制成的武器具有非凡的破坏力。虽然布朗书中的反物质是虚构的,但是这种物质本身并不是虚构的。我们在宇宙射线里就能看到它的迹象,科学家通过在世界各地的粒子加速器里进行高能撞击,制成这种物质。     

北京正负电子对撞机上的粲夸克偶素物理实验研究

北京谱仪合作组在北京正负电子对撞机上采集了世界上最大的ψ(2 S)粒子数据样本,开展了粲夸克偶素物理的广泛研究.测量了粲阈下全部6个已知粲夸克偶素涉及质量、宽度和衰变分支比等的大批重要参数,其中21项为国际首次测量,相当一部分结果具有国际最高精度,51项数据被收入国际权威性文献<粒子物理评论>(2000年版).通过对ψ(2S)和J/ψ数据的比较研究,在若干种遍举强衰变的末态介子模式中,观察到了一系列反常现象,挑战常规理论图象,引发了深入探讨粲夸克偶素衰变机制的新的一轮理论努力.有关实验结果应用于粒子物理实验与理论研究的若干方面,揭示出多项重要物理性质.     

大型强子对撞机

大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器,旨在探究宇宙起源,它建在法国与瑞士边境地下一条16.7英里(约合27公里)长的环形隧道内,由欧洲核子研究中心负责管理。     

13个改变世界的科学途径

据《每日电讯报》报道,对日内瓦附近的大型强子对撞机启动进行的宣传,已经使公众对科学产生很大兴趣。然而,尽管这个核粒子加速器规模庞大,耗资44亿英镑,是来自100个国家的10000名科学家和工程师通力合     

“从π介子到夸克”记第二届粒子物理学史国际讨论会

由美国国立费米加速器实验室举办的第二届粒子物理学史国际讨论会,于今年5月1日到4日在费米实验室诺曼·芮姆赛(Norman Ramsey)报告厅举行。会议主题是五十年代粒子物理学的各个方面。五年前在同一地点举行的第一届讨论会,曾经从宇宙线物理学、核物理学和量子场论三个不同领     

"荒诞不经"的黑洞计算机

为了与时俱进,研究人员可以把物理学定律看作计算机程序,把宇宙看作一台计算机。(黑洞计算机可能听起来荒诞不经,然而,宇宙学和基础物理学的研究人员正在证明它是一个有用的概念工具。如果物理学家能够在粒子加速器中创造黑洞,他们可能确     

最古老真盔甲鱼类距今4.38亿年

世界上迄今所知最古老的真盔甲鱼类是谁?它们在哪里?到底有多古老? 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)3月30日发布一项最新化石发现及研究给出了答案:该所科研团队在江西武宁县一处志留纪地层中首次发现早期真盔甲鱼类的两个新属种化石,命名"俊卿清水鱼"和"刺猬安吉鱼",距今约4.38亿年,代表了迄今最古老、...     

放射医学与防护学名词(一)

放射性radioactivity 某些核素自发地放出粒子或γ射线,或在发生轨道电子俘获之后放出X射线,或发生自发裂变的性质. 天然放射性 natural radioactivity 然存在的核素具有的放射性.1896年法国科学家贝可勒尔(H.Becquerel)首次发现天然放射性.     

真能遇见来自星星的你吗

正2014年2月14日,美国生活科学网站报道,一名杰出的外星人搜寻者预测称,在未来25年内很可能首次检测到智能外星生命的存在。大约到2040年,天文学家将扫描了大多数恒星系统,从而发现外星人产生的电磁信号。美国加州山景城搜寻地外文明计划(SETI)研究所的高级天文学家赛斯·斯塔克这样说道:"我认为,利用这些实验我们将在未来20年内发现外星人。"斯塔克在2月     

美国欲研制纳米飞船

庞大的粒子加速器正在探索非常微小的世界,但是类似的技术或许有一天可以促进缝衣针大小的飞船进行远距离飞行,甚至是在恒星系间来往穿梭。通过研究纳米推进器（作用相当于便携式粒子加速器）,或许可以在我们的有生之年把微型飞船的速度加速到接近光速,并用它们探索附近的恒星。     

日本基本粒子物理学中的方法论 二、基本粒子的坂田模型方法

一、历史背景 1.二介子理論的实驗証实以及“V粒子现象”的发现。在近代基本粒子理論史上,1949年是以輝煌发展著称的一年。自1942年以来由坂田、井上以及谷川所发展的二介子理論,被布列斯特耳(Bristol)的研究团体鮑烕尔(Powell)、拉太斯(Lattes)等在实驗上加以証实了,同时所     

宇宙射线的早期研究

宇宙射线研究是天体物理学和粒子物理学的重要研究课题。对宇宙射线早期研究文献进行整理、分析 ,证明宇宙射线发现、确认的历史过程为 :(1 )库仑从验电器漏电中发现 ,电荷不可能长久保持 ,最终将会消失。根据验电器漏电现象 ,卢瑟福认为 ,漏电是由空气中穿透性极强的辐射引起的 ,成为研究的一个转折点。 (2 )沃尔夫对原有验电器进行改进 ,大大提高了实验的精度 ,为以后的研究奠定了实验基础。 (3) 1 91 1年至 1 91 3年 ,黑斯经过十次高空气球飞行 ,认为这种极强的穿透性辐射来自地球之外的空间 ,从而打开了物理学一个新的研究领域。 (4 )密立根怀疑黑斯的结论 ,在美洲大陆进行了更广泛的实验工作。实验中 ,密立根首次使用了探测气球技术 ,导致黑斯的结论得到承认     

粒子黑洞会吞噬地球?

人类未来70年内可能发生 的十大灾难中,“黑洞”吞噬地 球被列为十大灾难之首。报道 称,美国纽约布鲁克海文实验室 七年前建造了全球最大的粒子 加速器,将金离子以接近光速对 撞而制造出高密度物质。物理学 家担忧该座加速器可产生类似 黑洞的高密度物质,把实验室甚 至整个地球吞噬。那么,粒子加 速器真能制造出黑洞,它真的如 某些科学家担心的那样,可能吞 噬实验室甚至整个地球? 利用实验室里的相对重离子 碰撞机,美国科学家已能造出黑 洞。     

将agostic译作"元结"更妥

在1983年以前的相关英文书刊中,大概尚无agostic之词.它是英国M.L.H.格林(M.L.H.Green)教授据其与M.布鲁克哈特(M.Brookhart)教授对碳和氢的过渡金属键的研究与发现,于1983年提出的一个具有原创性思维的新词[1].     

将agostic译作“元结”更妥

在1983年以前的相关英文书刊中，大概尚无agostie之词。它是英国M．L．H．格林(M．L．H．Green)教授据其与M．布鲁克哈特(M．Brookhart)教授对碳和氢的过渡金属键的研究与发现，于1983年提出的一个具有原创性思维的新词。     

上帝粒子的成本

最近欧洲核子研究中心（CERN）的科学家们宣布他们在大型强子对撞机（LHC）获得的数据中找到了特征和神秘的希格斯玻色子相一致的新粒子。这一项重要发现确认了粒子物理学标准模型的正确性，这一模型还预言了希格斯玻色子的存在。尽管有很多种不同的亚原子粒子，但是希格斯玻色子的地位非常特殊，因为根据标准模型，正是这种粒子赋予了宇宙中一切其他物质以质量。     

夸克、色相互作用和渐近自由

物质微观世界是由粒子所构成，粒子物理在上一世纪60年代以来取得的重大进展是建立了粒子物理的标准模型。目前为止，它被几乎所有的精确的加速器实验结果所支持。标准模型概括了物质世界是由61种或62种微小的粒子构成，它们之间的原始相互作用有4种。观察到的物体都是由原子核和电子组成的各种原子构成，原子核又是由质子和中子组成。     

中国也有“四足鱼”

2002年的岁末,英国《自然》杂志发表了中国科学院古脊椎动物与古人类所朱敏博士、赵文金博士与英国自然博物馆阿尔伯格博士等人的一篇论文,报道了他们在宁夏发现的距今大约3.55亿年的中国螈。中国螈是全球发现的第10种泥盆纪四足动物,是鱼石螈类化石在亚洲的首次发现。这一重要发现代表了四足动物起源研究的最新进展。     

确立南北分界线 中国地理百年大发现榜首

正2009年,专家严格筛选出30项“中国地理百年大发现”。其中名列第一的就是“1908年,中国地学会首任会长张相文首次提出的秦岭—淮河南北自然地理分界线”。中国地学会首任会长张相文早在1908年就提出了中国南北分界(即秦岭—淮河)的观点,但在实际中却很难实现。兰州大学陈全功教授等人基于GIS(地理信息系统)的数字评估完成的中国南北分界带分布图,首次为中国南北分界给出了定量、定位结果。