欧洲核子中心的巨大贡献(一)

欧洲核子中心(CERN)成立于1954年,它横跨法国和瑞士的边界,主体部分位于瑞士日内瓦。欧洲核子中心建造和运行了世界上最大和最先进的粒子加速器,例如目前的大型强子对撞机(LHC),为人类的知识进步做出了巨大贡献。下面我们来列举一下它所做出的贡献。

欧洲核子中心的巨大贡献(一)

ATLAS是大型强子对撞机上的一个大型实验

希格斯粒子

2012年7月, CERN的物理学家们宣布,他们使用大型强子对撞机发现了新粒子,非常像所谓的希格斯玻色子。

在20世纪60年代,英国物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)假设存在一个场,它会拖拽其中经过的所有粒子,从而使它们获得质量。希格斯认为这个场会对应一个相关的粒子,这个粒子被称为希格斯玻色子。

2012年,经过长达数十年的寻找,LHC上面的两个大型实验发现了一个新的基本粒子,其质量约为质子的126倍。不到一年之后,物理学家在LHC上收集了更多的数据,确认了新发现的粒子就是希格斯玻色子。

欧洲核子中心的巨大贡献(一)

希格斯场让夸克和电子获得质量

希格斯玻色子的发现代表了粒子物理标准模型中最后一块缺失拼图的解决。标准模型描述了三种基本的力,即电磁力,弱核力和强核力以及构成我们世界的基本粒子。希格斯和比利时物理学家Francois Englert则因预测希格斯玻色子的存在而获得2013年的诺贝尔物理学奖。

弱中性流

1973年,CERN做出了一个重大发现:在名为Gargamelle气泡室的探测器内检测到所谓的弱中性流。

欧洲核子中心的巨大贡献(一)

Gargamelle气泡室,现已退役

弱中性流是基本粒子通过弱相互作用的一种方式。弱相互作用是物理学中四种基本相互作用之一。中性流的发现有助于将自然界的两种基本相互作用(电磁力和弱力)统一为电弱力。

理论物理学家萨拉姆(Abdus Salam),格拉肖(Sheldon Glashow)和温伯格(Steven Weinberg)于同年预测了弱中性流的存在,随后为CERN的科学家在实验中得以证实。因此,这些理论家获得了1979年的诺贝尔物理奖。

W和Z玻色子

1983年,在CERN科学家发现弱中性流十年后,他们发现了W和Z玻色子,它们是传导弱力的基本粒子。两个W玻色子(W +和W-)具有相同的质量和相反的电荷,Z玻色子不带电。这些粒子的发现对标准模型的完善提供了重要的帮助。

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SPS加速器,现在作为大型强子对撞机的一个重要的前级工作

粒子物理学家Carlo Rubbia和Simon van der Meer领导一个在超级质子同步加速器(SPS)工作的团队,在实验中找到了称为UA1和UA2的玻色子的证据。这两位科学家第二年获得诺贝尔物理学奖。


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