基本粒子(四種粒子，四種生命)

在太陽的核心，核聚變會(huì)產(chǎn)生大量的光子。在從太陽核心到表面的途中，光子會(huì)不斷撞擊電子和質(zhì)子。直到幾十萬年后，他們才有機(jī)會(huì)離開太陽表面，直奔地球。

雖然我們每天都能感受到陽光的溫暖，卻很少有人去思考。什么是光？直到17世紀(jì)，牛頓在一個(gè)房間里，試圖讓太陽光穿過棱鏡。牛頓發(fā)現(xiàn)，人們過去認(rèn)為是白光的東西，其實(shí)可以分解成不同的顏色，從而揭示了光多彩的一面。從牛頓時(shí)代開始，更多的人開始思考光的本質(zhì)是什么。

馬克·麥考林的紅外線生活

今天，在很多人的努力下，我們知道光不僅僅是由粒子即光子組成的，它還是一種波。牛頓觀測到的可見光其實(shí)只是整個(gè)電磁波譜的一部分。不可見光還包括伽馬射線、X射線、紫外線等等。

宇宙中有許多不同的物體，它們會(huì)釋放不同波長的光。馬克·麥考林是歐洲航天局科學(xué)與探索高級(jí)顧問。他對(duì)電磁波譜中的紅外波段最感興趣。通過紅外望遠(yuǎn)鏡，他看到了許多在光學(xué)波段看不到的美景。

圖片來源:成為科學(xué)家

王與幽靈粒子

事實(shí)上，太陽核心的核聚變不僅會(huì)產(chǎn)生光子，還會(huì)產(chǎn)生大量的其他粒子——中微子。但與光子不同的是，中微子可以不受阻礙地飛出核心到達(dá)太陽表面，因?yàn)樗鼈儙缀醪慌c物質(zhì)發(fā)生相互作用。在我們的日常生活中，每秒鐘都有無數(shù)的太陽中微子穿過我們的身體，而我們卻渾然不覺。

中微子和光子、電子一樣，都是基本粒子。為了描述基本粒子之間的相互作用，在20世紀(jì)70年代，物理學(xué)家發(fā)展了粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。雖然標(biāo)準(zhǔn)模型在過去取得了巨大的成功，但它并不完整，有許多它無法解釋的問題。通過中微子實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)家可能找到突破標(biāo)準(zhǔn)模型的線索。

在所有的中微子捕捉器中，中科院院士王很有代表性。因?yàn)樗膱F(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了中微子的第三種振蕩模式。

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麗莎·蘭道爾的次元之旅

該模型的另一個(gè)問題是，它只描述了自然界中的三種基本力，即電磁力、弱力和強(qiáng)力，而不包括重力。重力是我們每天都要經(jīng)歷的，也是最熟悉的基本力。在弱引力場中，我們只需要應(yīng)用牛頓的萬有引力定律；但是在一些極端重力條件下，我們需要愛因斯坦的廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論告訴我們，引力是時(shí)間空彎曲的結(jié)果，并預(yù)言了引力波、黑洞等奇妙現(xiàn)象。盡管如此，我們對(duì)引力的了解仍然不夠。

困擾物理學(xué)家的一個(gè)問題是，為什么引力與其他三種基本力相比如此微弱？哈佛大學(xué)終身教授麗莎·蘭道爾(Lisa Landauer)認(rèn)為答案可能隱藏在一個(gè)額外的維度中。我們生活在三維空和一維時(shí)間之間的四維時(shí)間空，但這并不意味著不再有維度。額外維度理論預(yù)言了一種粒子，叫做卡魯扎-克萊恩粒子(KK粒子)。物理學(xué)家把希望寄托在對(duì)撞機(jī)上，希望這種假想的粒子可以由高能粒子對(duì)撞產(chǎn)生，從而在實(shí)驗(yàn)上證明額外維度理論。

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探索宇宙黑暗面的進(jìn)展

除了對(duì)引力的研究，麗莎還提出暗物質(zhì)其實(shí)是6600萬年前恐龍滅絕的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

上個(gè)世紀(jì)的各種天文觀測表明，宇宙中應(yīng)該存在大量的暗物質(zhì)。但是暗物質(zhì)到底是什么？至今無人知曉。它可以是一種或多種粒子。因?yàn)樗粎⑴c電磁相互作用，所以我們看不到。是標(biāo)準(zhǔn)模型無法描述的存在。

幾十年來，為了尋找暗物質(zhì)粒子，科學(xué)家們想盡了辦法，提出了各種方法。上世紀(jì)末，中科院院士常進(jìn)提出了通過高能電子和伽馬射線探測尋找暗物質(zhì)的新方法。2015年，長金主導(dǎo)的暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“吳空”發(fā)射L 空，標(biāo)志著屬于中國的空科學(xué)時(shí)代已經(jīng)到來。

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一起追逐光明

300多年前，惠更斯和牛頓就開始思考光的本質(zhì)，分別提出了波動(dòng)論和粒子論。100多年前，愛因斯坦顛覆了牛頓的引力概念，從而改寫了我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。90多年前，泡利為了解釋?duì)滤プ兊哪芰渴睾?，提出了他認(rèn)為找不到的中微子。50多年前，魯賓在研究星系自轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)星系自轉(zhuǎn)速度過快，從而假設(shè)宇宙中存在暗物質(zhì)，進(jìn)一步驗(yàn)證了茨威基80多年前的猜想。正是在這些大師的思考下，我們對(duì)宇宙有了更深刻的認(rèn)識(shí)，這也引發(fā)了很多革命。他們像光，照亮了一代又一代人前進(jìn)的道路。

目前上述的內(nèi)容應(yīng)該能夠?yàn)榇蠹医獯鸪龃蠹覍?duì)于基本粒子（四種粒子，四種人生）的疑惑了，所以如果大家還想要了解更多的知識(shí)內(nèi)容，也可以關(guān)注本站其他文章進(jìn)行了解哦。

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