粒子物理学研究领域获新突破

上一篇 / 下一篇  2011-07-23 15:53:49

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英国爱丁堡大学和南安普敦大学的研究员协同其在日本和美国的合作伙伴,利用超级计算机构建了标准粒子物理学模型。该模型比以往更为精确,是目前描述基本粒子最成功的理论。专家认为该成果具有里程碑式的意义,使标准模型理论离基础物理的完全理论越来越近。该研究成果公布在《物理评论快报》杂志上。

  随着大量微观粒子在物理学实验中被发现,科学家提出了使用规范玻色子来描述强相互作用、弱相互作用及电磁相互作用这三种基本力的理论,即标准模型理论。它隶属量子场论的范畴,并与量子力学及狭义相对论兼容,几乎涵盖一切微观现象。到现在为止,其理论预言与以上三种力的实验测量结果在测量精度范围内是一致的。但尚不能说标准模型是一套万有理论,主要原因是组成物质的基本粒子有四种作用力,但标准模型理论并没有描述到重力。

  物理学家一直在试图填补标准模型理论存在的缺口,这项浩大而繁复的计算过程涉及到原子核内微小粒子———夸克的行为。为了对其进行研究,科学家首先设计建造了一台速度每秒几十万亿次的超级计算机,其运算速度可跻身世界最快行列。计算机花费3年时间完成计算,并以最终实验结果证明,超级计算机和不断改进的理论技巧,使标准模型达到了前所未有的精确度。科学家将其形容为“梦幻般的成功”,但仍注意到如此大型的计算存在误差,这是实验测试所无法下定论的,下一步科学家将会把新计算方法与新实验结果相结合,解决这种隐患。

  而就在近日,位于日内瓦附近的欧洲核子物理研究中心的研究表明,他们对大型强子对撞机的研发工作已经收尾。这一世界上最强大的粒子加速器深埋于地下100米处的环状隧道里。其一旦启动,可以把质子束流分别加速到7万亿电子伏特的超高能量并使之对撞,从中找寻标准模型中最后一种未被发现的粒子 ———希格斯粒子。希格斯粒子被称为标准模型的基石,是惯性质量的源头,有了它的加入,不仅标准模型理论会检验和扩展到完美化,物质质量起源之谜也将会揭开。图为基本粒子的标准模型。

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