介绍几种新粒子

一、基本粒子定义的变化

基本粒子指人们认知的构成物质的最小、最基本的单位，随着物理学的不断发展，人类对物质构成认知的逐渐深入，基本粒子的定义也有所变化，传统上(20世纪前、中期)的基本粒子指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测到的最小粒子，而现代物理学发现质子、中子、介子都是由更加基本的夸克和胶子构成，同时还发现了性质和电子类似的一系列轻子，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子，这些是现代的物理学所理解的基本粒子，所以目前在粒子物理学中，标准模型理论认为的基本粒子可以分为夸克、轻子、规范玻色子和希格斯粒子四大类，标准模型理论之外也有理论认为可能存在质量非常大的超粒子，

二、几种新粒子

1、新的重基本粒子：J粒子

第一位在诺贝尔奖颁奖典礼上用中文发表演讲的美籍华裔物理学家丁肇中，作为实验物理学家，1974年他发现了J粒子，这个发现，被国际高能物理学界誉为物理发展史上一个重要的里程碑。

虽然人们还在不断地发现新的基本粒子，然而，丁肇中发现的粒子十分独特，它不带电，而且寿命比近些年来相继发现的新粒子长1000倍——尽管在常人看来它也极其-“短命”，只能存在10^-20s，这是一种新的重光子，丁肇中把它命名为“J粒子”。

这个发现震惊了美国科学界，在物理学界掀起了轩然大波。使实验物理学家和理论物理学家都大为惊异，美国麻省理工学院院长杰米韦森说：“丁肇中教授的研究，为人类开拓了宇宙未知的领域，使基本粒子物理迈进了一个新的境界，”美国总统福特还写信给丁肇中，对他的卓越成就表示祝贺，

2、欧米加b重子

2008年9月10日美国费米国家加速器实验室的物理学家在最新的对撞实验中发现一种新型粒子——欧米加b重子，这是迄今为止物理学界发现的质量最大的重子。

在对撞实验分析中作出主要贡献的华人科学家钱剑明在接受新华社记者采访时说，对撞实验发现的新型粒子，与常见的由第一类夸克(上、下夸克)组成的质子和中子不同，它是由2个奇异夸克和1个底夸克组成，这是物理学界首次发现由后两类夸克混合组成的重子，令他们感到十分惊奇。

早年毕业于中国科技大学的钱剑明现任教于密歇根大学物理系，他和来自全球90多个科研机构的600多名物理学家共同参与了费米实验室的粒子加速器实验，实验过程中，质子和反质子以接近光速迎面碰撞，偶尔会撞出欧米加b重子这样的重粒子。

“发现这种粒子，就好比在干草堆里找一根针”，钱剑明这样形容其难度，他说，他们共分析了约100万亿次的粒子碰撞，才在其中发现18次欧米加b重子衰变产生的“踪迹”，这种粒子撞击产生后，仅能存在一万亿分之一秒，随即就衰变为其他粒子，

钱剑明说，这一发现能帮助科学家更好地理解宇宙间的物质是如何形成的，“这种新粒子可算是质子的另类‘亲戚’，这样的重子现在可能很罕见，但科学家们相信，在宇宙大爆炸之后它在宇宙空间是极其丰富的”，钱剑明认为，发现这种新粒子也证实，物理学中的夸克模型是成功的，“使我们对粒子之间的强相互作用有了新的认识，正是强相互作用把夸克绑在一起，形成了宇宙间的可见物质”。

3、粒子物理学的“圣杯”——“上帝粒子”(希格斯玻色子)

人们早已发现，自然界中物体之间千差万别的相互作用，可以简单划分为四种力，即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射衰变的弱作用力，在爱因斯坦的相对论解决了重力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子。

经过长期研究和探索，科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论，它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)分成三大类：夸克、轻子与玻色子，“标准模型”的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”，但是这一“家园”有个致命缺陷，那就是该模型无法解释物质质量的来源。

为了修补上述理论大厦的缺陷，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯玻色子的存在，假设的希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量的基础，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量，尔后所有的粒子在除引力外的另三种力的框架中相互作用，统一于“标准模型”之下，构筑成大千世界。

“标准模型”预言了62种基本粒子的存在，这些粒子基本都已被实验所证实，而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子，因此，寻找该粒子，被比喻为寻找粒子物理学领域的“圣杯”，这个愿望可能很快就要实现。

我们很难想像在现实世界里，会看到这样一个庞然大物，长27km，深埋在法国瑞士边境地下100m的深处，这就是欧洲研究组织的大型强子对撞器(LHC)，这个大型强子对撞器从构想到建成，已经历时近20年，耗费资金超过80亿美元，吸引了来自全球80多个国家的近5000名科学家参与其中，2008年9月10日15点30分，这个对撞器上演了微缩版的“宇宙大爆炸”，重现了宇宙诞生时的形态，这个史上规模最大的科学计划，使人类进入了物理学的全新领域，开启了重大物理学发现的一个新黄金时代。

在这个大型的强子对撞器内部，有一条长达27km的圆形隧道，在这里科学家们会将质子和离子加速至接近光速，然后使它们相撞，从而模拟出宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，紧接着科学家们会对撞击所产生的残骸物进行细致的分析，以此来探求物质本质的线索，以及自然中新的力量和平衡，最终达到揭示宇宙起源，寻找“上帝粒子”——希格斯玻色子的目的。

但在LHC启动之前引发了媒体报道热潮和所谓“民科”们的强烈反对，反对的原因之一是LHC会产生微型黑洞，黑洞一旦产生会吸收附近的物质，越长越大，最终吞噬地球，各种莫名其妙的担心都有，有人认为世界末日在LHC启动的时候立刻来临，还有人经过“计算”告诉我们黑洞会在四年之内蚕食尽地球，另一些人认为高能碰撞可能会改变真空，触发某种不稳定从而导致灾难等等。

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