高能物理,即高能物理学(high energy physics)又称粒子物理学或基本粒子物理学,它是物理学的一个分支,研究构成物质和辐射的组元粒子及其相互作用的物理学科。
高能物理 - 简介
高能物理又称粒子物理,是研究构成物质和辐射的组元及其相互作用的的学科,是物理学的一个分支。
粒子物理的基本内容和动力学已归纳成一个称为“标准模型”的理论,因此,粒子物理主要研究“标准模型”的粒子及其可能的扩展。
高能物理 - 发展简史
粒子物理
物质由基本粒子所组成的想法最少可追朔到公元6世纪原子学说的哲学教义和基本粒子的性质。古希腊哲学家如,刘基伯、德谟克利特,古印度哲学家卡纳大(Kanada),中世纪科学家海桑、亚维森纳,早期物理学家皮埃尔和牛顿等。早期的这些物质由基本粒子组成的想法是基于哲学的抽象理由,而不是来自实验和观察。
19世纪约翰·道尔顿由他的化学计算法得出结论,自然的每一基本元素是由单一相同的粒子组成。相信这是自然的基本粒子,并把它称为原子(希腊语,意为不可分)。
20世纪,物理学家发现,原子不是自然的最基本粒子;而有比原子更小的粒子,如电子等。
1950和1960年代,在散射实验中发现了各种粒子,称为“粒子Z00”, 但到1970年代形成粒子的“标准模型”后,认为,所发现的这些粒子中有些是由少数基本粒子所组成。
次原子
现代粒子物理集中研究次原子,包括原子的组元,如,电子,质子和中子。质子和中子是由夸克构成的重子组成的粒子。由辐射过程而产生的粒子,如光子、中微子和介子及宽广的外来粒子。从经典力学来对粒子描述有时是用词不当,因为粒子物理动力学的主导是量子力学。因此,它具有波-粒二重性: 在某些实验条件下,它现粒子性;在另外条件下呈波动性。它们由希尔伯特用量子力学描述,也用量子场论来处理。按粒子物理的习惯,基本粒子是指电子和光子,这些粒子也有波动性。
到现在为止所观察到的粒子都可用名叫标准模型的量子场论所描述。标准模型有17种基本粒子、12或24种费米子(包括反粒子)、4种向量波色子和一种标量波色子。这些基本粒子可组合成复合粒子(自1960年以来,发现了上百种其它粒子),标准模型和至今的实验结果几乎全部相符。但大多数粒子物理学家相信,它是自然的一个不完美描述,要等待一个更完美的理论。近年(截至2011年)来中微子的测量已提供第一个偏离标准模型的实验。
标准模型
最近(截至2011年)基本粒子是按标准模型分类的;模型用测量波色(gauge Bosons)描述强,弱,电磁相互作用。测量波色的核素是胶子,W负和正以及Z波色。这模型还包括24种物质组元的基本粒子。最后,它预言一种称为希格斯波色子的存在,但致今(截至2011年)尚没发现。
高能物理 - 研究方向
可积量子场论,统计格点模型,超弦与M理论,QCD,大统一理论;
超对称弱电统一理论和标准模型唯象,重味物理与CP不守恒;
量子色动力学的微扰和非微扰理论,中微子物理;
B与D介子物理;
费米子味混合与CP破坏及新物理现象学;
夸克物理,Higgs物理,超对称模型,弱电和QCD手征对称性相变;
北京谱仪(BES)新物理,暗物质,宇宙弦及暴涨宇宙学
高能物理 - 相关实验室
欧洲核子研究中心位于法国和瑞士边境日内瓦附近,其主要仪器有大型正负电子对撞机(2001年停用,现已拆除)、超级质子同步加速器和正在建造中的大型强子对撞器(2008年建成)。
德国电子同步加速器研究所位于德国汉堡,其主要设备是强子电子环设备(HERA),可用电子和正电子与质子相撞。
斯坦福直线加速器中心(SLAC)位于美国帕洛阿图附近,其主要设备是PEP-II,用来碰撞电子和正电子。
费米实验室(FNAL)位于美国芝加哥附近,其主要设备是太伏质子加速器(Tevatron),碰撞质子与反质子。
布鲁克海文国家实验室位于美国长岛,其主要设备是相对论重离子对撞机,用来使重离子如金离子与质子相撞。
布德克核子物理研究所位于俄罗斯新西伯利亚。
高能加速器研究机构位于日本筑波,拥有一个测试中微子振荡的K2K和测试正反B介子违反电荷宇称(CP)守恒性的B介子工厂: Belle。
大亚湾反应堆中微子实验工程位于中国大亚湾核电站北侧,主要物理目标是利用核反应堆产生的反中微子来测量中微子混合角θ13,该项目由中科院高能物理研究所主持。
读音:gāo
[gāo]
由下到上距离大的,与“低”相对:高峰。高空。高踞。高原。高耸。高山流水(喻知己、知音或乐曲高妙)。高屋建瓴(形容居高临下的形势)。高瞻远瞩。 ◎ 高度:他身高一米八。 ◎ 等级在上的:高级。高考。 ◎ 在一般标准或平均程度之上:高质量。高消费。高价。高档。高手。高能物理。 ◎ 声音响亮:引吭高歌。 ◎ 敬辞,称别人的事物:高见。高就。高论。高寿。高堂。高徒。 ◎ 热烈、盛大:高昂。兴高采烈。 ◎ 显贵,道德水平高:崇高。清高。高风亮节。高尚。高雅。高洁。 ◎ 宗族中最在上之称:高祖。 ◎
读音:néng
[néng]
才干,本事:能力。能耐。才能。 ◎ 有才干的:能人。能手。贤能。能工巧匠。能者为师。 ◎ 胜任,善于:能够。能柔能刚。力所能及。欲罢不能。能动。 ◎ 会(表示可能性):小弟弟能走路了。 ◎ 应该:你不能这样说他。 ◎ 物理学名词,“能量”的简称:电能。热能。 ◎ 和睦:“(萧)何素不与曹参相能”。 ◎ 传说中的一种兽,似熊。 ◎ 古代称一种三足鳖。
读音:wù
[wù]
人以外的具体的东西:事物。生物。物体。货物。礼物。文物。物价。物质。地大物博。物极必反。 ◎ 内容,实质:言之有物。 ◎ 指自己以外的人或跟自己相对的环境:物议(群众的批评)。待人接物。物望所归(众望所归)。
读音:lǐ
[lǐ]
物质本身的纹路、层次,客观事物本身的次序:心理。肌理。条理。事理。 ◎ 事物的规律,是非得失的标准,根据:理由。理性。理智。理论。理喻。理解。理想。道理。理直气壮。 ◎ 自然科学,有时特指“物理学”:理科,数理化。理疗。 ◎ 按事物本身的规律或依据一定的标准对事物进行加工、处置:理财。理事。管理。自理。修理。总理。 ◎ 对别人的言行作出反应:理睬。答理。 ◎ 古代指狱官、法官。 ◎ 姓。