北京大学教授、核物理与核技术国家重点实验室主任高原宁于11月8日晚做客岳麓讲坛创新与创业论坛,为大家带来了一场主题为“物质质量因何而起”的讲座。
组成世界的基本粒子及粒子间的相互作用规律,是高教授主攻的粒子物理学领域试图解答的古老问题。在这次讲座中,高教授从质量、粒子与场、希格斯机制和CEPC这四个方面阐述了这些问题。
质量是物质的基本属性。在组成世界的基本粒子中,中子比质子重大约千分之一。而正是这极其微小的差别,使得质子处于稳定状态,中子则会衰变成为质子等粒子。中子向另外一些粒子衰变的过程可以用量子场来解释,各种不同粒子所对应的场在空间中相互重叠,因此真空并非真的空无一物,而是每一种粒子都处于其基态。高教授进一步解释了质子和中子等基本粒子的质量来源。空间中充满了希格斯场,当其它粒子在空间运动时与希格斯场发生相互作用,希格斯场便凝聚在粒子周围产生质量。希格斯机制解释了粒子质量的起源问题,同时预言了一种新的粒子,即希格斯粒子的存在。由于该粒子极其不稳定的特性,科学家们历经几十年才终于在2012年7月4日这一天于欧洲核子研究中心大型强子对撞机中发现了它。希格斯粒子的发现促进了标准模型理论的完善,这是人类历史上最伟大的科学成就之一。
在高能研究领域,我国与国外还存在着不小的差距。为尽可能精确地了解希格斯粒子的性质,进而发现新物理解释更加基本的自然规律,我们需要在更加大型的对撞机上进行测量。讲座的最后,高教授介绍了我国的CEPC环形正负电子对撞机项目。CEPC是中国高能物理的未来规划,它承载着中国高能界的梦想,其决策过程对未来也有着重大的影响。
文字:潘帅
图片:周文