歐洲核子中心的巨大貢獻(一)

歐洲核子中心(CERN)成立於1954年,它橫跨法國和瑞士的邊界,主體部分位於瑞士日內瓦。歐洲核子中心建造和運行了世界上最大和最先進的粒子加速器,例如目前的大型強子對撞機(LHC),為人類的知識進步做出了巨大貢獻。下面我們來列舉一下它所做出的貢獻。

歐洲核子中心的巨大貢獻(一)

ATLAS是大型強子對撞機上的一個大型實驗

希格斯粒子

2012年7月, CERN的物理學家們宣佈,他們使用大型強子對撞機發現了新粒子,非常像所謂的希格斯玻色子。

在20世紀60年代,英國物理學家彼得·希格斯(Peter Higgs)假設存在一個場,它會拖拽其中經過的所有粒子,從而使它們獲得質量。希格斯認為這個場會對應一個相關的粒子,這個粒子被稱為希格斯玻色子。

2012年,經過長達數十年的尋找,LHC上面的兩個大型實驗發現了一個新的基本粒子,其質量約為質子的126倍。不到一年之後,物理學家在LHC上收集了更多的數據,確認了新發現的粒子就是希格斯玻色子。

歐洲核子中心的巨大貢獻(一)

希格斯場讓夸克和電子獲得質量

希格斯玻色子的發現代表了粒子物理標準模型中最後一塊缺失拼圖的解決。標準模型描述了三種基本的力,即電磁力,弱核力和強核力以及構成我們世界的基本粒子。希格斯和比利時物理學家Francois Englert則因預測希格斯玻色子的存在而獲得2013年的諾貝爾物理學獎。

弱中性流

1973年,CERN做出了一個重大發現:在名為Gargamelle氣泡室的探測器內檢測到所謂的弱中性流。

歐洲核子中心的巨大貢獻(一)

Gargamelle氣泡室,現已退役

弱中性流是基本粒子通過弱相互作用的一種方式。弱相互作用是物理學中四種基本相互作用之一。中性流的發現有助於將自然界的兩種基本相互作用(電磁力和弱力)統一為電弱力。

理論物理學家薩拉姆(Abdus Salam),格拉肖(Sheldon Glashow)和溫伯格(Steven Weinberg)於同年預測了弱中性流的存在,隨後為CERN的科學家在實驗中得以證實。因此,這些理論家獲得了1979年的諾貝爾物理獎。

W和Z玻色子

1983年,在CERN科學家發現弱中性流十年後,他們發現了W和Z玻色子,它們是傳導弱力的基本粒子。兩個W玻色子(W +和W-)具有相同的質量和相反的電荷,Z玻色子不帶電。這些粒子的發現對標準模型的完善提供了重要的幫助。

歐洲核子中心的巨大貢獻(一)

SPS加速器,現在作為大型強子對撞機的一個重要的前級工作

粒子物理學家Carlo Rubbia和Simon van der Meer領導一個在超級質子同步加速器(SPS)工作的團隊,在實驗中找到了稱為UA1和UA2的玻色子的證據。這兩位科學家第二年獲得諾貝爾物理學獎。


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