原子核與粒子物理

關(guān)于原子核與粒子物理第一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日§7.1原子核的基本性質(zhì)1.核質(zhì)量原子核的質(zhì)量=原子的質(zhì)量-核外電子的質(zhì)量通常采用質(zhì)量單位

忽略電子的結(jié)合能2.核電荷Z稱核電荷數(shù)。第二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.核的大小核的密度實(shí)驗(yàn)表明核體積與核子數(shù)成正比第三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.核的組成--質(zhì)子和中子質(zhì)子1932年，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子

1919年,Rutherford用α

粒子轟擊14N，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。人類首次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變（點(diǎn)金術(shù)）。原子核的符號(hào)表示：AZXN，A=N+Z為核子數(shù)（i）Z相同N不同的核素稱為同位素（ii）N相同Z不同的核素稱為中子異核素（iii）A相同Z不同的核素稱為同量異位素中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子,可理解為核子的兩個(gè)不同狀態(tài)。中子第四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.原子核的自旋和磁矩

核自旋

核自旋是所有核子的自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量的矢量和,在空間某一方向的投影：

量子數(shù)可以是整數(shù)或半整數(shù)核自旋磁量子數(shù)1．A為奇數(shù)的核(奇A核)

2．Z、N都為偶數(shù)的核(偶-偶核)3．Z、N都為奇數(shù)的核(奇-奇核)原子核也有磁矩,核磁矩比電子的磁矩小得多，因此產(chǎn)生的超精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線也比精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線間距小得多。測(cè)量原子核磁矩的重要方法之一是核磁共振6.原子核的磁矩電子自旋磁矩：第五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日§7.2原子核力和結(jié)合能在認(rèn)識(shí)原子核之前人們只知道自然界有兩種相互作用力：引力和電磁力。是什么力使核子竟然不顧庫(kù)侖斥力緊密結(jié)合？

1.核力的基本性質(zhì)(ii)短程性(i)強(qiáng)相互作用核力的強(qiáng)度比庫(kù)侖力大一百倍第六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日(iii)電荷無(wú)關(guān)性和飽和性實(shí)驗(yàn)表明每個(gè)核子只與它相鄰的幾個(gè)核子有相互作用。2.原子核的結(jié)合能

核由中子和質(zhì)子組成，但核質(zhì)量不等于核內(nèi)中子和質(zhì)子質(zhì)量之和。

例如，氘核由一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子組成第七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

說(shuō)明中子和質(zhì)子組成氘核時(shí)會(huì)釋放2.225MeV的能量。逆過(guò)程也成立，用同樣的能量輻照氘核，將一分為二飛出中子和質(zhì)子。事實(shí)上，自然界中物體總質(zhì)量比組成它的個(gè)別質(zhì)量之和小是普遍現(xiàn)象。例如，一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子組成氫原子時(shí)會(huì)釋放13.6eV。原子結(jié)合能∽eV，原子核結(jié)合能∽MeV

核的質(zhì)量虧損原子核的結(jié)合能核的結(jié)合能——核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量平均結(jié)合能第八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日e-e-e-e-AB現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：電磁相互作用是帶電粒子間交換“虛光子”而產(chǎn)生的交換力。3.核力的介子理論(1)A<30的輕核，平均結(jié)合能表現(xiàn)出周期性的變化，凡A等于4的倍數(shù)的核，平均結(jié)合能有最大值。(2)中等核(A=30-120)的平均結(jié)合能較大，輕核和重核的平均結(jié)合能較小獲得核能的途徑有兩個(gè)：重核裂變和輕核聚變

特點(diǎn)：1947年發(fā)現(xiàn)介子第九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.液滴模型實(shí)驗(yàn)依據(jù)：§7.3原子核結(jié)構(gòu)模型（1）核力具有飽和性，核子只與它周圍幾個(gè)核子作用，如同液體中的分子。（2）核密度不隨核子數(shù)變化，核具有不可壓縮性，如同液體密度是常數(shù)一樣。2.殼層模型

在自然界中，Z或N(=2,8,20,28,50,82,126-幻數(shù))的核特別穩(wěn)定，含量明顯比其附近核素的含量多，Z或N顯示周期變化。1949年，Mayer和Jensen在勢(shì)阱中加入了自旋-軌道耦合項(xiàng)，從而成功地解釋了幻數(shù)的存在，1965年獲諾貝爾獎(jiǎng)。

3.集體模型1952年Bohr和Mottelson提出描述核集體振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的“幾何模型”，1975年獲諾貝爾獎(jiǎng)。第十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日§7.4原子核放射衰變1.

放射性衰變規(guī)律

1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾礦物能自發(fā)地發(fā)射穿透力很強(qiáng)并能使照相底版感光的不可見射線。

1898年，居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了釙和鐳放射性衰變：核素自發(fā)地放射出某種射線而變成另一種核素的過(guò)程放射性物質(zhì)放出的射線主要有三種：

1．射線：氦核2．射線：正負(fù)電子3．射線：光子第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

放射性衰變遵守：電荷守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、質(zhì)量和能量守恒、動(dòng)量守恒等。

(1).指數(shù)衰變規(guī)律代表一個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的幾率，稱為衰變常數(shù)

第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2).半衰期核衰變到原來(lái)數(shù)目一半時(shí)所需時(shí)間稱半衰期(3)．平均壽命一個(gè)原子核在衰變前存在的時(shí)間叫壽命，所有原子核壽命的平均值稱為平均壽命。第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日例1：某核的衰變常數(shù)為，試求它的半衰期和平均壽命。放射性活度放射性活度的單位為Bq(貝克)，1Bq=1次衰變/秒1居里(Ci)=次衰變/秒=

Bq例2:估算地球年齡第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.衰變衰變能衰變條件

例：判斷是否發(fā)生衰變。第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.衰變?chǔ)滤プ冞B續(xù)能譜引發(fā)的困難

1930年，泡利（Pauli）指出：“只有假定在衰變過(guò)程中，伴隨每一個(gè)電子有一個(gè)輕的中性粒子（中微子）一起被發(fā)射出來(lái)，才能解釋連續(xù)譜?！薄形⒆蛹僬f(shuō)1956年，從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了中微子。當(dāng)衰變物只有兩個(gè)時(shí)，能量可由動(dòng)量守恒完全確定，而衰變物有三個(gè)時(shí)，能量可以任意分配。是守恒定律的問(wèn)題還是存在第三者？第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日衰變的三種類型及衰變條件i．衰變：

衰變能衰變條件ii．衰變：

iii．電子俘獲（K俘獲，L俘獲）原子核俘獲一個(gè)核外軌道上的電子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)核的過(guò)程衰變的本質(zhì)：衰變時(shí)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子或反之，而軌道俘獲其本質(zhì)就是俘獲軌道電子而轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?。第十七?yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.衰變?cè)雍送ㄟ^(guò)發(fā)射光子從激發(fā)態(tài)躍遷到較低能態(tài)的過(guò)程

第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日§7.５

原子核反應(yīng)原子核反應(yīng)：用具有一定能量的粒子轟擊一個(gè)原子核，使其放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾略雍说倪^(guò)程。(1)歷史上第一個(gè)人工核反應(yīng)

(２)第一個(gè)在加速器上實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)核反應(yīng)中的守恒定律:電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、動(dòng)量、能量守恒.此外,還有角動(dòng)量、宇稱、統(tǒng)計(jì)性、同位旋等量守恒。

第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日一個(gè)鈾核:相當(dāng)2.5噸煤完全燃燒放出的能量

核裂變：1939年，哈恩和史特拉斯曼發(fā)現(xiàn)：利用中子轟擊U時(shí)，產(chǎn)物中存在Ba。隨后，梅特納和弗里什指出：U在中子的轟擊下，裂變?yōu)閮蓚€(gè)中等質(zhì)量核素。1947年，錢三強(qiáng)和何澤惠發(fā)現(xiàn)了核裂變的三分裂現(xiàn)象，其發(fā)生幾率約為二分裂的千分之三。一克鈾:第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

U分離技術(shù)是制造原子彈的關(guān)鍵技術(shù)，一個(gè)U原子可以提供2.5中子，可以維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)！臨界質(zhì)量：體積太小中子容易逃逸，無(wú)法維持反應(yīng)。裂變反應(yīng)堆第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、裂變機(jī)制—液滴模型

核內(nèi)的質(zhì)子、中子在不停地運(yùn)動(dòng)。核子之間有核力，質(zhì)子之間有庫(kù)侖斥力。當(dāng)啞鈴形的兩端之間的庫(kù)侖斥力大于中間收縮部分核子間總的核力時(shí)，形變不能恢復(fù)，原子核分裂成兩塊，放出中子，同時(shí)釋放能量。第二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日庫(kù)侖勢(shì)壘：144KeV5.6108K聚變溫度：約108K（1億度），等離子體狀態(tài)原子核聚變第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.聚變能約為裂變能的四倍2.聚變的原料是氘.裂變的原料是鈾氫彈方案：高效炸藥+裂變?cè)?氘化鋰氫彈是不可控的熱核反應(yīng)裂變彈的能量分配：爆震與沖擊波：50%熱輻射：35%剩余輻射：10%早期輻射：5%純聚變不產(chǎn)生剩余輻射。第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日引力約束聚變關(guān)于太陽(yáng)：引力約束等離子體。每天燃燒的氫，相當(dāng)于每秒爆炸900億顆百萬(wàn)噸級(jí)的氫彈。碳循環(huán)周期6x106年，質(zhì)子循環(huán)周期3x109年。太陽(yáng)外層溫度6000K,中心溫度15,000,000K。太陽(yáng)內(nèi)部主要有兩種熱核反應(yīng)：第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日1．氫鏈反應(yīng)：

2．碳?xì)溲h(huán)第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日激光約束聚變－受控核聚變?cè)谥睆綖?.4mm的小球內(nèi)充以30-100大氣壓的氘氚混合氣體，用強(qiáng)激光（1012-1014W)均勻照射，使氘氚混合氣體的密度達(dá)到液體密度的一千到一萬(wàn)倍，溫度達(dá)到108K而引發(fā)聚變。第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

磁約束聚變超過(guò)萬(wàn)度以上的氣體是不能用任何材料所構(gòu)成的容器約束。具有閉合磁力線的磁場(chǎng)是一種可能的選擇。設(shè)計(jì)“磁籠”成為難點(diǎn)。70年代，蘇聯(lián)科學(xué)家發(fā)明的“托克馬克”方案逐漸顯示出優(yōu)點(diǎn)，成為聚變能研究的主流途徑。托克馬克裝置又稱環(huán)流器，"磁籠"由環(huán)形封閉磁場(chǎng)組成。第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日核武器原子彈：用235U或239Pu等重原子核的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)原理制成的核武器。利用炸藥實(shí)現(xiàn)臨界狀態(tài)。

.第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

氫彈：用氘、氚等輕原子核的熱核聚變反應(yīng)原理制成核武器。氫彈沒(méi)有填料的限制

核試驗(yàn)：大氣核試驗(yàn)、地下核試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬核試驗(yàn)第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日反應(yīng)堆第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日核能利用蘇美50年代，英法60年代。中國(guó)晚四十年起步，1991年12月浙江秦山核電站發(fā)電。據(jù)1995年資料顯示，我國(guó)核能利用占總能比（1.3%）遠(yuǎn)低于法國(guó)（75%），日本（36%），韓國(guó)（30%），臺(tái)灣（31%），甚至低于印度。2005年，我國(guó)核電不到（2%）。據(jù)估計(jì)，2050年我國(guó)能源需求將達(dá)到相當(dāng)50億噸煤標(biāo)準(zhǔn)，而目前我國(guó)年耗15億噸煤，水資源不到2億噸煤，缺口極大。第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

在所有的核聚變反應(yīng)中，氘和氚的核聚變反應(yīng)相對(duì)比較易于實(shí)現(xiàn)。氘在海水中儲(chǔ)量極為豐富，一公升海水里提取出的氘，在完全的聚變反應(yīng)中可釋放相當(dāng)于燃燒300公升汽油的能量，有人估計(jì)若把海水中的氘都提出來(lái)，可用幾百億年。聚變能具有資源無(wú)限，不污染環(huán)境，不產(chǎn)生高放射性核廢料等優(yōu)點(diǎn)，是人類未來(lái)能源。人類已經(jīng)能控制和利用核裂變能，但由于很難將兩個(gè)帶正電的核靠近產(chǎn)生聚變反應(yīng)，控制和利用核聚變能則需要?dú)v經(jīng)更長(zhǎng)的、非常艱苦的研發(fā)歷程。第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER——InternationalThermonuclearExperimentalReactor）計(jì)劃ITER總投資50億美元（1998年值），歐盟貢獻(xiàn)46%，美、日、俄、中、韓、印各貢獻(xiàn)約9%，計(jì)劃35年，是目前世界上僅次于國(guó)際空間站的又一個(gè)國(guó)際大科學(xué)工程計(jì)劃。1985年，前蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人戈?duì)柊蛦谭蚝兔绹?guó)總統(tǒng)里根在日內(nèi)瓦峰會(huì)上倡議由美、蘇、歐、日共同啟動(dòng)ITER計(jì)劃。1998年，美國(guó)出于政治原因宣布退出ITER計(jì)劃，歐、日、俄三方則繼續(xù)堅(jiān)持合作2001年完成ITER工程設(shè)計(jì)。2002年，歐、日、俄表示歡迎中國(guó)與美國(guó)參加ITER計(jì)劃。2003年1月初中國(guó)宣布參加，1月末美國(guó)宣布重新返計(jì)劃。2005年韓國(guó)加入，同年6月，六方一致同意把ITER建在法國(guó)核技術(shù)研究中心Cadarache。2006年印度加入。第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

ITER計(jì)劃集成了當(dāng)今國(guó)際受控磁約束核聚變研究的主要科學(xué)和技術(shù)成果。國(guó)際上對(duì)ITER計(jì)劃的主流看法是：建造和運(yùn)行ITER的科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備，成功的把握較大，預(yù)期本世紀(jì)中葉可實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化。ITER計(jì)劃的實(shí)施結(jié)果將決定人類能否從根本上解決能源問(wèn)題。第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日§8

粒子物理

實(shí)驗(yàn)研究：（1）宇宙線（2）加速器

目前世界上的高能對(duì)撞機(jī)（1）歐洲核子中心:質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞，

270+270GeV(1982）;T+T（2006）;正負(fù)電子對(duì)撞，80+80GeV（1989）。(2)中國(guó)高能所（1988）：正負(fù)電子對(duì)撞，

2.8+2.8GeV(3)美國(guó)（1986）：質(zhì)子對(duì)撞1000+1000GeV。第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日§8.1粒子分類和相互作用1.相互作用第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日2．Particleclassification1.規(guī)范粒子（場(chǎng)量子）Gougebosons光子Photon中間玻色子Intermediateboson膠子Gluon引力子Graviton2.輕子Leptons--不參與將相互作用的費(fèi)米子電子及伴生中微子重電子及伴生中微子超重電子及伴生中微子3.強(qiáng)子（Hadrons）--參與將相互作用的粒子介子Mesons(玻色子)，由正反兩個(gè)夸克組成重子Baryons(費(fèi)米子)由三個(gè)夸克組成第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日夸克模型:1964年，Gell-MannandGeorgeZweig提出夸克模型。夸克是自旋為1/2的費(fèi)米子UpDownStrangeCharmedBottomTopIn1974,thediscoveryofJ/Ψledtocharmedquark.In1977and1994,bottom(orbeauty)quarkandtop(ortruth)quarkwerefoundrespectively.第四十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日Red,Blue,GreenQCD(Quantumchromodynamics)量子色動(dòng)力學(xué)第四十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日夸克層次的粒子分類１.規(guī)范玻色子-13種2.費(fèi)米子-48種Higgs粒子和引力子迄今為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)第四十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)現(xiàn)黑哥

2011年全球科學(xué)界發(fā)生兩件大事

第一件，中微子被發(fā)現(xiàn)有超光速的跡象。動(dòng)搖愛(ài)因斯坦相對(duì)論的基礎(chǔ)，百年來(lái)的物理學(xué)可能要重寫。第二件，黑格斯（higgs）粒子被發(fā)現(xiàn)有存在的跡象。黑格斯粒子也被叫“上帝粒子”，叫法源于一位諾獎(jiǎng)（1988）得主萊德曼寫的高能物理科普讀物《上帝粒子》。名字有終極的意思，即粒子物理能發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)粒子。所謂higgs機(jī)制是指規(guī)范對(duì)稱性自發(fā)破缺時(shí)，整體對(duì)稱性自發(fā)破缺產(chǎn)生的零質(zhì)量標(biāo)量粒子被矢量場(chǎng)吃掉，使原本是零質(zhì)量的矢量場(chǎng)在破缺后得到質(zhì)量，這些是在相對(duì)論量子場(chǎng)論框架下做的。第四十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日希格斯粒子是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一種自旋為零的玻色子，是至今尚未在實(shí)驗(yàn)中觀察到的最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子。標(biāo)準(zhǔn)模型是當(dāng)今粒子物理學(xué)的主流理論，它是描述強(qiáng)作用力、弱作用力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論，它沒(méi)有描述重力。當(dāng)1995年美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室宣布發(fā)現(xiàn)了頂夸克時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言的61個(gè)基本粒子中的60個(gè)都已經(jīng)得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持與驗(yàn)證，看上去對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的探索已經(jīng)到達(dá)了它的尾聲第四十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

希格斯玻色子的一個(gè)LHC圖像：希格斯玻色子衰減為兩個(gè)強(qiáng)子和電子噴出物大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LargeHadronCollider，簡(jiǎn)稱LHC)為尋找Higgs而設(shè)計(jì)的

，位于法國(guó)與瑞士邊界處。環(huán)形加速器周長(zhǎng)27公里，投資數(shù)十億歐元，擁有來(lái)自世界各地的6000余位專家。第四十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日最接近諾貝爾獎(jiǎng)的中國(guó)發(fā)現(xiàn)2012年3月8日，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)組宣布，發(fā)現(xiàn)了中微子的“第三種振蕩”，有望破解“反物質(zhì)消失之謎”。中微子振蕩實(shí)際上是不同中微子之間的轉(zhuǎn)換，稱為“味振蕩”（flavoroscillation）。科學(xué)家觀測(cè)太陽(yáng)中微子和大氣中微子在傳輸過(guò)程中的值是理論值的三分之一到一半左右。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“太陽(yáng)中微子振蕩”和“大氣中微子振蕩”兩種模式。發(fā)現(xiàn)中微子第三種振蕩模式，結(jié)果是諾貝爾級(jí)的，如果觀測(cè)實(shí)驗(yàn)早出現(xiàn)十來(lái)年，一定可以獲得諾獎(jiǎng)。1988年，因發(fā)現(xiàn)μ中微子獲諾獎(jiǎng)。1995年，因?yàn)?956年在實(shí)驗(yàn)中首次觀測(cè)到中微子，而與τ子的發(fā)現(xiàn)者分享諾獎(jiǎng)。2002年，戴維斯和小柴昌俊獲諾獎(jiǎng)。美國(guó)戴維斯從六十年代起對(duì)太陽(yáng)中微子進(jìn)行了三十多年的觀測(cè)，提出了“太陽(yáng)中微子震蕩”。八十年代是日本的鼎盛時(shí)期，日本人砸錢修了一個(gè)“超級(jí)神岡探測(cè)器”。1996年開始觀測(cè)，1998年發(fā)現(xiàn)了“大氣中微子震蕩”并證實(shí)了“太陽(yáng)中微子震蕩”。據(jù)說(shuō)國(guó)際普遍不看好第三種震蕩，大亞灣的科學(xué)家打算花三年時(shí)間觀測(cè)到結(jié)果，沒(méi)想到只花了55天就得到了5.2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果。第四十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日大亞灣實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三號(hào)實(shí)驗(yàn)大廳，于2011年12月24日開始運(yùn)行第四十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日項(xiàng)目于2007年10月動(dòng)土，250名研究人員來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、捷克、香港和臺(tái)灣等六個(gè)國(guó)家和地區(qū)的34家科研單位。建了總長(zhǎng)3公里的隧道和3個(gè)地下實(shí)驗(yàn)大廳。其中，中國(guó)投資1.5億元人民幣，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和建造一半探測(cè)器，美國(guó)能源部負(fù)責(zé)建造另一半探測(cè)器。之前決定振蕩過(guò)程六個(gè)參數(shù)中的四個(gè)已經(jīng)得到，大亞灣項(xiàng)目是針對(duì)第五個(gè)重要參數(shù)——θ13混合角。如果一個(gè)針對(duì)性測(cè)值是零的話，意味著物質(zhì)與反物質(zhì)衰變速度一樣，即現(xiàn)在物質(zhì)和反物質(zhì)應(yīng)該是一樣多，反物質(zhì)必然隱藏在我們尚未找到的某個(gè)地方。如果不是零，那么就表明兩者的衰變速度不同，在宇宙誕生近150億年后的現(xiàn)在，反物質(zhì)很可能已經(jīng)衰變掉，所以我們?cè)僖矝](méi)有可能找到‘反物質(zhì)世界’。實(shí)驗(yàn)參與者RobertMcKeown接受美國(guó)《科學(xué)》雜志采訪時(shí)說(shuō)，這很可能是中國(guó)至今最重要的物理學(xué)成果。第五十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日大統(tǒng)一理論

grandunifiedtheory

以場(chǎng)論為基礎(chǔ)統(tǒng)一描述弱相互作用、電磁相互作用和強(qiáng)相互作用的理論。20世紀(jì)60年代，格拉肖、溫伯格和薩拉姆提出了弱相互作用和電磁相互作用的統(tǒng)一理論簡(jiǎn)稱電弱統(tǒng)一理論。70年代初，強(qiáng)相互作用的理論研究取得了重大進(jìn)展，出現(xiàn)了量子色動(dòng)力學(xué)，為大統(tǒng)一理論的研究提供了較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第五十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

電弱統(tǒng)一理論是SU(2)×U(1)的規(guī)范理論，該模型引入四個(gè)規(guī)范矢量粒子，通過(guò)黑格斯機(jī)制造成對(duì)稱性自發(fā)破缺，使其中一個(gè)保持為無(wú)質(zhì)量的規(guī)范粒子，對(duì)應(yīng)傳遞電磁作用的光子，其余三個(gè)W±和Z0獲得了質(zhì)量，成為傳遞弱作用的中間玻色子。1983年實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了W±和Z0，其質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一致，給了這一模型強(qiáng)有力的支持。第五十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期日

標(biāo)準(zhǔn)模型雖取得了很大的成功，但不少科學(xué)家認(rèn)為它很可能不是粒子物理學(xué)最基本的理論，多年來(lái)科學(xué)家們一直在努力建立一種超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新理論。1973年，美國(guó)科學(xué)家帕提和薩拉姆提出了統(tǒng)一描述夸克和輕子的帕提-薩拉姆模型，預(yù)言了質(zhì)子的衰變。1974年，美國(guó)科學(xué)家喬治和格拉肖提出了把強(qiáng)、弱、電三種相互作用統(tǒng)一的SU（5）大統(tǒng)一理論。該理論預(yù)言了質(zhì)子的衰變。測(cè)定質(zhì)子的壽命成為大統(tǒng)一理論能否成立的關(guān)鍵。由于質(zhì)子壽命很長(zhǎng)，估計(jì)為10^31年左右，即一年期間在10^31個(gè)質(zhì)子中會(huì)有一個(gè)質(zhì)子蛻變。為了消除宇宙射線的干擾，整個(gè)實(shí)驗(yàn)要在地底深處進(jìn)行。