粒子物理

创建于2008-04-16     组长： 豆瓣小组

粒子物理学是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间的相互作用的物理学的一个分支。由于许多基本粒子在大自然在一般条件下不存在或不单独出现，物理学家只有使用粒子加速器在高能相撞的条件下才能生产和研究它们，因此粒子物理学也被称为高能物理学。

实验粒子物理学
大的实验粒子物理学国际合作有：
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(预计于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，拥有一个测试微中子振荡的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。
此外世界各地还有许多其它粒子加速器，比如中国的北京正负电子对撞机与台湾的同步辐射中心。

理论粒子物理学
理论粒子物理学试图研究和能够解释今天的实验结果和能够预言未来的实验结果的模型、理论构架和数学工具。今天在这方面有许多不同的努力。
一个重要的工作点是更好地理解标准模型理论和其实验结果，从试验中获得更精确的参数，这个工作点测试标准模型理论的极限来扩大我们对自然的理解。这个工作最大的困难在于量子色动力学中对多个物体计算时的困难。一些理论家将他们的精力集中在有效场论。
另一个重要的工作点是建立超过标准模型理论的模型。由于今天的实验数据还不够，这个工作非常困难。新的理论结构有超对称、希格斯机制、阮桑模型、前子理论等等。
第三个重要的工作点是弦理论，其目的在于统一量子力学和广义相对论。
此外还有一些其它的理论工作如圈量子引力理论等。

展望
世界各地的粒子物理学家对粒子物理学近期和中期最重要的目标的见解是一致的。近期的目标是于2007年完成大型强子对撞器 (LHC)并用它来寻找希格斯玻色子 (Higgs boson)和超对称粒子 (SUSY)。中期的目标是建造国际直线对撞机 (ILC)。这个对撞机的技术实现方法已于2004年8月决定，但其地址还没有决定。国际直线对撞机与大型强子对撞机是互相补充的实验设备，大型强子对撞机更适合用来寻找新的粒子，而国际直线对撞机则更适合用来精确地测量这些粒子的特性。
粒子物理学的其它重要目标包括测量微中子的静质量和澄清质子的双重β衰变是否存在。这些实验不一定需要使用对撞机。



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