编者按 咱们的国际由一系列粒子组成。多年来，科学家从未中止过对粒子及它们之前彼此效果的探究，获得的效果也在不断地改造咱们对国际的认知。4月初，美国费米国家加速器试验室发布的一项新的研讨效果在国际物理学界掀起轩然大波，也再度引发了人们关于粒子物理学的重视与猎奇。

根据此，本报推出粒子物理系列报道，重视粒子物理的根本原理与开展。

规范模型是对微观国际的描绘，这些极小尺度上的粒子的存在规则和彼此效果现象，一步一步累加衔接，终究168直播网构成了微观物质国际乃至整个国际。

——吴雨生 中国科学技术大学近代物理系博士生导师、特任教授

3月23日，欧洲核子研讨中心(CERN)LHCb试验的英国物理学家宣告，由LHCb(大型强子对撞机)协作进行的试验，或许发现了与规范模型对立的现象。但现在这些试验数据的可信度还不足以声称"牢靠的发现"。

无独有偶，4月7日，美国费米国家加速器试验室举行网络视频发布会，发布了缪子g-2试验组关于缪子失常磁矩的首个丈量成果：现有成果与粒子物理规范模型预言之间存在4.2倍规范差的违反。一石激起千层浪，这个成果不只招引了全球粒子物理学家的重视，也引来了媒体的目光。两周时刻内，超出规范模型的新物理再次成为热点话题。那么，这个所谓的"规范模型"究竟是什么呢？

国际物质构成的"砖块"

"简略来说，规范模型是描绘微观国际物质组成与彼此效果的理论结构。"中国科学技术大学近代物理系博士生导师、特任教授吴雨生告知科技日报记者，规范模型理论结构是根据量子场论的，首要理论观念源自时刻—空间的根本对称性，并包括根本物质粒子、传达彼此效果的传达子以及给根本粒子带来质量的粒子。

物质由原子组成，原子则由原子核及绕核运动的电子组成。原子核内包括质子和中子，这些原子核内质子和中子不同的数目决议了不同原子不同的物理性质。

但质子、中子还能不能再分？电子还能不能再分？要处理这些问题，科学家采纳的方法便是：撞它！撞它！1968年，斯坦福直线加速器中心的试验者们使用强壮的技术力量探究了物质的微观层次，发现质子和中子别离由三个夸克组成。

经过用更快更强的对撞机去碰击物质碎片，物理学家不断得出新的粒子。现在现已发现的组成物质的根本粒子有6种夸克：上夸克、下夸克、粲夸克、奇特夸克、顶夸克、底夸克；6种轻子：电子、电子中微子、μ子、μ中微子、τ子、τ中微子。

这6种夸克和6种轻子是物质组成的根底单元，现在它们不能再切割，也不能相容和叠加，而只能像乐高积木相同堆积成各式各样的物质。这6种夸克和6种轻子都是根本费米子。

有了费米子，就能够组成物质了吗？"仍是不能够。就像建房子相同，有了砖块、瓦块仍是不能堆成房子，还得有水泥等各种粘合剂才干把房间堆得健壮健壮。费米子之间得有一种彼此效果力，让它们结合在一起。"吴雨生告知记者，物理学家们经过无数次的试验发现，国际间万物之间的彼此效果是四种根本效果力：引力、电磁力、强效果力和弱效果力。"规范模型描绘的彼此效果包括：电磁彼此效果，如最常见的与电和磁相关的日常日子现象；弱彼此效果，如核物理中的许多衰变现象；强彼此效果，例如夸克组合成质子、中子等。"吴雨生说。

"规范模型是对微观国际的描绘，这些极小尺度上的粒子的存在规则和彼此效果现象，一步一步累加衔接，终究构成了微观物质国际乃至整个国际。"吴雨生说。

"科学家期望规范模型是一个齐备自洽的理论，能够描绘全部的物理现象，是一个‘全部事物现象之源头理论’。"吴雨生说，规范模型理论从上世纪60年代诞生至今，理论家与试验家互相协作，不断完善理论模型，并不断经过试验全方位验证理论预言，发现新现象来推动理论的开展。

根本粒子的"元素周期表"

2012年7月4日，欧洲核子研讨中心的主陈述厅里举行了一场特别的陈述会。这场陈述会上，在欧洲大型强子对撞机LHC上运转的两个试验的研讨者，别离宣告了最新研讨成果：他们一起发现了希格斯玻色子。

半个多世纪曾经预言了希格斯玻色子的彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒也被约请到了这场陈述会的现场。在发布终究成果的时分，科学家激动地向上挥拳，听众们也不断喝彩。

为什么这个发现如此令人激动？由于希格斯玻色子被认为是粒子物理学的规范模型结构下，最根本粒子中的最终一种，所以也被人称作"规范模型的最终一块拼图"。

希格斯玻色子的发现，起源于一个问题，即玻色子中有些粒子有质量，有些没有，如w、z玻色子有质量，而光子却没有质量。这些有质量粒子的质量又是如何来的？所以物理学家们假定，冥冥之中应该有一个"场"，是这个场赋予了这些粒子质量。

跟着被发现的粒子越来越多，粒子之间的联系也益发杂乱。正如门捷列夫树立元素周期表，人们模糊觉得，如此繁复的粒子背面，也应该有一个类似的"粒子周期表"。在这个思维辅导下，规范模型就像是粒子物理学家的圣经，辅导着人们对微观国际的研讨。而此次欧洲核子中心的大型强子对撞机LHC发现的被戏称为"天主粒子"的希格斯玻色子，完全是规范模型预言的粒子。这一战，规范模型大获全胜。

"假如咱们把费米子和规范玻色子比方成一个个棋子，那希格斯玻色子便是它们的棋盘。没有棋盘，棋怎样下呀？"吴雨生告知记者，自2012年欧洲核子中心大型强子对撞机发现希格斯玻色子后，规范模型预言的最终一个未观测到的根本粒子也已在试验中找到，标志着其齐备理论模型的建立。

"完美"中的"不完美"

吴雨生告知记者，规范模型从根本粒子品种、彼此效果数学描绘上来看是十分简练的。可是，简练数学形式演算预言试验反响成果，则往往极为杂乱。例如在理论上，核算最简略的一些物理现象产生的几率，往往需求核算不计其数个公式，使用高性能核算机也或许得积年累月。"而从试验上来研讨这些极微观物质国际中的现象，往往需求举全国乃至全球科技之力，历经数载乃至数十载，会集许多科学家的才智与精力才干完成。"吴雨生说。

那么，可谓"完美"的规范模型，真实完美了吗？答案当然是否定的。跟着时刻推移，人们慢慢地发现，规范模型好像也不是那么"规范"。如规范模型"规则"，根本粒子之一的中微子不能有质量，要以光速在国际中络绎，但是试验丈量发现，中微子耍了一点小滑头，它以十分挨近光速的速度运动，并且有十分小的质量。这种违反规范模型的成果让人们很不爽。

"规范模型尽管现已极为成功，但仍远远称不上能‘描绘全部的理论’，还有一个个奥秘的物理现象无法解说。例如，你会发现，规范模型傍边并不包括引力。"吴雨生告知记者，现在规范模型尚不能解说的问题大致有以下几个方面：关于国际学观测到的暗物质是否有粒子特点，规范模型并未给出相关预言；关于国际中正物质显着多于反物质，规范模型无法解说；规范模型并不包括引力效果，现在是用广义相对论来描绘引力彼此效果的；根本粒子不同"代"之间为何质量不同如此之大？为何中微子的质量几近为零……

"正是这些未解之谜鼓励着物理学家持续在理论与试验上去探究超出规范模型的新理论、新现象，从而促进物理学家发现新的物理学。"吴雨生说。

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