透过粒子物理 看中国物理学家如何探索强子结构

文／本刊记者 史 诗

“20世纪见证了物理学无与伦比的进步。如果说，前半叶由相对论和量子力学所主导，那么毋庸置疑，后半叶的明星就是粒子物理学。”科普图书《神奇的粒子世界》中，这样描述粒子物理的地位。

7月6日，在“2021量子科技系列报告”第二讲上，中国科学院自然科学史所副研究员刘金岩作《探索物质微观结构——层子模型构建历史》的主题报告。她基于中、日、俄及英文档案等史料，以20世纪50-60年代粒子物理的国际和国内发展为背景，介绍中国物理学家在上个世纪60年代中期探索强子结构，提出层子模型的过程以及层子模型的主要研究成果、后续发展、国际评价及影响。

粒子物理的诞生：“脱胎于”核物理

继电子、中子和质子等粒子发现后，物理学家又提出中微子和Pi介子假说。这一时期他们通常借助宇宙线或者低能加速器开展实验。1932年，物理学家利用宇宙线发现第一个反粒子。1939年，物理学家在伯克利建造了60英尺高回旋加速器。

另一方面，由于物理学家在第二次世界大战中研制原子弹和雷达发挥的重要作用，使得他们在战争结束重返科学研究中获得充裕经费。

自20世纪50年代起，欧美各国纷纷兴建高能加速器，包括直线加速器和回旋加速器。其中比较有代表性的是50年代初开工建造的欧洲核子中心，这个加速器目前的能量已经达到14个TeV，是世界上能量最高的加速器。

在物理界，一般获取粒子的方法是通过加速器，让粒子以极高的能量相互碰撞，从而将粒子“打碎”，直到在我们现有的条件下不能再“碎”，那就是目前我们已知的最小粒子。……