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2014-7-5 12:52
粒子物理研究简史

摘要 : 1803年英国化学家约翰·道尔顿提出原子学说,阐述了原子的性质以及原子和分子的关系。经由化学家盖·吕萨克和阿伏伽德罗的补充,形成了比较完善的原子分子学说,这是近代科学原子论的开端。

习斋2014-7-5 12:524430
/来自: 环球科学(huanqiukexue.com)

1803

约翰·道尔顿 

英国化学家约翰·道尔顿提出原子学说,阐述了原子的性质以及原子和分子的关系。经由化学家盖·吕萨克和阿伏伽德罗的补充,形成了比较完善的原子分子学说,这是近代科学原子论的开端。

 

1897

约瑟夫·汤姆孙

英国科学家约瑟夫·汤姆孙在真空管阴极射线实验中,根据带电粒子在电场和磁场中运动都发生偏转的原理,发现这种射线由带负电荷的粒子组成,这种微粒就是后来所说的电子。

  

1911

欧内斯特·卢瑟福

英国物理学家欧内斯特·卢瑟福设计了用α粒子轰击金箔的实验,实验中有极小一部分粒子发生了很大角度的偏转,这种现象说明原子中正电荷集中在很小的体积内。在此基础上,卢瑟福提出了“行星式”原子结构模型。

 

 

1913

尼尔斯·玻尔

尼尔斯·玻尔将卢瑟福的原子模型与新崛起的量子学说相结合,进一步解释原子的内部结构,并提出围绕原子核运动的电子数目决定了原子表现出的性质。

 

 

 1932

詹姆斯·查德威克

英国物理学家詹姆斯·查德威克在居里夫妇研究的基础上进一步深入,认定用α粒子撞击铍元素后放出的射线并不是电磁波,而是一种质量跟质子差不多的中性粒子。这种粒子被命名为中子。

 

 

1935

汤川秀树

 日本核物理学家汤川秀树在核作用力理论工作的基础上,预言了介子的存在。他认为核子就是以这种粒子为媒介而发生相互作用的。

 

 

1947

塞西尔·鲍威

英国物理学家塞西尔·鲍威尔与他的同事以乳胶照像法记录下粒子运行的轨迹,经过分析后发现了π介子的存在,还指出π介子会衰变成为μ子和中微子。这一成果证实了汤川秀树的理论。

 

1957

罗伯特·霍夫思塔特

罗伯特·霍夫思塔特用能量高达10亿电子伏特的高能电子轰击质子,结果表明质子并不是一个几何点,质子电荷分布在约10-13厘米这样一个小空间范围内,说明质子仍有内部结构,还有比它更小的基本粒子。中子也是如此。 

 

1961

谢尔登·格拉肖

谢尔登·格拉肖发现,虽然弱相互作用和电磁作用似乎没有相似之处,但在用数学方式描述这两种自然力时,可以看出它们在某些方面的相似性。他巧妙运用“规范场”的方法,搭起了统一弱相互作用和电磁作用的框架。

 

1964

默里·盖尔曼

默里·盖尔曼提出夸克模型。他提出了3种夸克种类:上夸克、下夸克和奇异夸克; 介子由夸克和反夸克组成,质子和中子之类的重子则是由3个夸克组成。

 

1964

彼得·希格斯

英国科学家彼得·希格斯提出了一种解决规范场粒子零静止质量难题的方法。他引入一种标量粒子(后称为希格斯粒子),通过这种粒子的真空自发破缺,可以让规范场粒子获得静止质量。

 

1964

奥斯卡·格林伯格 

美国科学家奥斯卡·格林伯格引入了夸克的一种自由度——“颜色”。这里的“颜色”并不是视觉感受到的颜色,而是一种新量子数的代名词。每味夸克有3种颜色,因此夸克的种类由原来的6种扩展到18种,再加上与之对应的18种反夸克,自然界共有36种夸克。

 

 

1967

史蒂文·温伯格

美国科学家史蒂文·温伯格和巴基斯坦科学家阿卜杜勒·萨拉姆在格拉肖弱电统一原始模型的基础上,借鉴希格斯的方法,发展和完备了弱电统一规范理论。弱电统一理论的预言在实验中得到了证实,还预言了W±和Z0玻色子的存在。

 

 

1973

戴维·格罗斯

美国科学家戴维·格罗斯、休·波利茨、弗兰克·威尔茨克通过一个完善的数学模型说明:夸克越接近,强相互作用越弱。这种现象被称为“渐近自由”,它导致了全新的理论——量子色动力学(QCD)的诞生。

 

 

1974

丁肇中

丁肇中和伯顿·里克特各自独立地发现了后来称为J/ψ的新粒子, 由此证实存在第四种夸克——粲夸克,这也是最先被发现的夸克。

 

 

1977

列昂·莱德曼

美国费米实验室的列昂·莱德曼发现了一种长寿命的新介子γ,只能引入第五种夸克——底夸克来加以解释。这种新介子由底夸克和反底夸克构成。

 

 

 

1983

卡洛·鲁比亚

CERN的质子-反质子对撞机上工作的两个实验组,宣布发现了特性与弱电统一理论完全相符的W±玻色子。卡洛·鲁比亚(Carlo Rubbia)的实验组也找到了Z0玻色子的第一个事例。这些粒子的发现及其性质最终确定了弱电统一理论的正确性。

 

 

1995

费米国家实验室大楼

美国费米国家实验室宣布发现顶夸克。至此,以夸克模型为结构载体,在弱电统一理论及量子色动力学基础上建立发展起来的粒子物理学标准模型,所预言的61个基本粒子中的60个,都得到实验数据的支持与验证。最后一种未被发现的粒子就是希格斯粒子。

 

 

2000

LEP对撞机外观

CERN在当时世界上最大的大型正负电子对撞机LEP上,采用正负电子对撞的方法,在质量约为115 GeV的地方发现有希格斯粒子的存在。但当时的统计数据不足,无法得到充分的证实。

 

 

 

2008

CERN大型强子对撞机LHC即将开始运行,科学家期望它能在几年内确认希格斯粒子的存在。同时,正在酝酿中的国际直线对撞机ILC是科学家们研究质量起源,探索暗物质、暗能量以及时空基本性质的工具。

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