【天文】强势围观！二十世纪一零年代如何永远地改变了物理学？
这十年不仅是物理学上的一个 ， 而且是一系列的标志性历史转折点 。
二十世纪一零年代对于新知识来说是一个不可思议的十年 ， 但更重要的是 ， 这十年的发现 ， 以及它们明显的不足 ， 改变了物理学家对各自领域的思考方式 。粒子物理学和天体物理学进入了一个新的时代 ， 这个时代将重塑研究人员从事科学研究的方式 。基于量子力学框架的新技术可能标志着计算、材料科学和能源处理方式方面的重大转变 。
来自斯坦福大学粒子物理学和天体物理学的副教授娜塔莉亚托罗 ， 告诉吉兹莫托：“看起来我们正处在一个典范转变的中间 。虽然目前还不清楚我们将走向何方 ， 但我认为 ， 从现在开始的50年 ， 将视过去的10年为我们对物理学的理解发生重大转变的开始 。”
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这个计算机仿真展示了两个黑洞碰撞而产生的引力波 。
图源：模拟极端时空项目（美国国家航空航天局）
发现最小的物质
这十年使科学家们对大和小理解发生了根本性的变化 。或许最值得注意的是 ， 瑞士日内瓦的大型强子对撞机（一个直径为17英里的粒子加速器和对撞机）的科学家们发现了希格斯玻色子存在的证据 。这是粒子物理学中心理论所描述的最后一种粒子 ， 被称为标准模型 。
在1964年之前 ， 一些理论可以很好的描述宇宙 ， 但他们有一个问题:他们预测某些粒子应该是无质量的 ， 而物理学家已经知道这些粒子是有质量的 。然后 ， 六位科学家（最著名的是彼得·希格斯）发表了三篇论文来解决这个问题 ， 他们详细阐述了一种机制 ， 通过该机制 ， 质量可以出现在携带力的粒子中 ， 这种粒子被称为规范玻色子 ， 因此那些解释宇宙的理论仍然有效 。这种机制需要另一种粒子的存在 ， 即希格斯玻色子 。尽管进行了许多研究 ， 希格斯玻色子仍然没有被发现 ， 一直到这一个十年 。
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在紧凑渺子线圈（CMS）中进行粒子碰撞试验的示意图 ， 该试验是发现希格斯玻色子的主要方法 。
有史以来规模最大的科学实验——欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机 ， 于2008年启动 。2012年7月4日 ， 世界各地的研究人员挤满了礼堂和讲堂 ， 聆听大型强子对撞机的研究人员最终宣布 ， 他们在两个实验建筑大小的探测器——超环面仪器（ATLAS）和紧凑渺子线圈（CMS）中发现了希格斯玻色子存在的证据 。许多人吹捧说 ， 标准模型预测的所有粒子都已经找到了 ， 因此 ， 模型是完整的……但是 ， 真的完整吗？
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第四代直线加速器
图源：罗伯特·赫拉迪尔 ， 莫妮卡·马加尔/ProStudio22.ch
“完成了标准模型就意味着结束了吗？”费米国家加速器实验室的杰出科学家、欧洲核子研究中心凑渺子线圈合作项目的副发言人帕蒂·麦克布赖德告诉吉兹莫托 ， “并非如此 。”仍有大量的谜团尚未解开 ， 事实上 ， 宇宙中的那些东西 ， 约有96%仍然无法用标准模型解释 。
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标准模型假设 ， 每个标准粒子都可能有一个超伴子:每个玻色子对应一个费米子 ， 每个费米子对应一个玻色子 。图中横线上面的为费米子 ， 下面为其对应的玻色子 。
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