“粒子物理研究将回到依靠实验指引的范式上,离开‘验证标准模型’的范式。”12月3日,在基础ચ科学促进可持续发展国际沙龙上,中<国科学院院士、'中国科学院高能物理研究所所长王贻芳说。
上世纪50年代,大量新粒子被发现,粒子物理从原子核õ物理研究中独立出来,成∞为一门新的学科,主要研究物质世界的基本粒子,以及基本粒子间的相互作用。其研究范式是以实验现象为指引。自60年代末“标准模型”被提出以后的半个多世纪里,粒子物理研究的主要范式变ડ成了通过实验去发现和验证标准模型的预言。
粒子物理的标准模型包含12种基本粒子和4种相互作用力,12种基本粒子就像“砖块”,4种相互作用力就像“水泥”,“ⓘ砖块”与“水泥”共同构建出粒∠子物理的“大厦”。“非常漂亮,也非常简单。”王贻芳说。
标准模型的理论研究8次获得诺贝尔奖。实验物理学家通过发现所有预言的基本粒子,ટ9次获得诺贝尔奖。相关的加速器与探测器技术也斩获3次诺贝尔奖并得到广泛应用。♣
但Î就在ý标准模型预言逐一被验证后,一个问题出现了:“粒子物理走到尽头了吗?”
在王贻芳看⇓来,标准模型不ý是粒子物理的“终点”,但粒子物理的确走到了一个“转折点”。
“标准模型上空依然ⓠ漂浮着乌云。”王贻芳说,他们发现中微子的质量不为0,这与标准模型是矛盾的;w玻色子的质量与标准模型Π预言之间的偏离达到7倍标准偏差;此外,还有很多理论和实验不符合的现象……
目前,在全球粒子物理实验的图∈谱中,位于核≈心的依然是粒子物理的标准模型,€标准模型的外围有希格斯粒子性质等需要解决的科学问题,也有超对称模型等需要检验的理论模型。
王贻芳认为,下一步,粒子物理需要寻找一个更新的理论,而这一步将是以实验为指导的,“未来,我们没有了理论模型的指引,需要通过实▤验来找到未来发展的路径ય和新的理论模型”。
“中国科学家在粒子物理标准模型的建立过程中没有太多贡献,现在粒子物理走到这样一个转折点的时候,我们中国的科学家是不是有可能提出一些重大的Ï问题,并提出解决Ê问题的思路?”王贻芳♤反问。
他介绍,我国的粒子物理研究从ਫ਼夸克起步,通过北京正负电子对撞机(BEPC)奠定了物理、加速器、探测器等各方面的基础,在国际上有了一席之地。从大亚湾中微子实验到江门中微子实验(JUNO),我国的中微子研究走到了国›际最前沿,有望实现领跑。环形正负电子对撞机(CEPC)可以让中国通过希格斯粒子的研究走到国际粒子物理舞台的中央⊇。
ષ关于这些实验的最૪新进展,王贻芳透露,BEPCII将于2024年完成升级改造,并将运行至2030年退役,届时于1981年建成的BEPC的科学寿命将达到50年,总造价花费为8.8૦亿。
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JUNO将于2023年建成,建成运行后将有能力测量中微子的质量顺序,对中微子混合参数的测પ量将比过去提高约10倍²,同时还将有能力研究超新星中微子、地球中微子等。
CEPC的设备国产化率将超过90%以上,已成立的“CEPC产业联盟”有70多家高新技术¶企业参与,覆盖电子、真空、微波、磁铁、超导、低温等多个领域ਯ,将推动一批企业占领国际市场,引领行≤业发展。
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