芥子須彌，淺談粒子物理
「師教中有言：須彌納芥子，芥子納須彌。須彌納芥子時人不疑，芥子納須彌莫成妄語不？」
——《祖堂集·歸宗和尚》
須彌山，巍然屹立，區區芥子自然容下，而芥子渺小不可及，又有何能耐容下崇山峻岭？
只可嘆：一花一世界，一葉一菩提
輕若塵埃只是表象，其內卻另有一片天地，一座不可明言的須彌山。
宇宙浩瀚無垠，難以窺視其邊境，可謂實在的「須彌山」。在這大天地中有著許多未知的神秘，黑洞，暗物質，暗能量，各種各樣的星體......他們活躍在漫無邊際的星空，等待著一批又一批的勇者來探索。而在我們身邊，也有另外一群人，
他們不拘泥於無窮大的終點，
他們將青春獻給無窮小的彼岸
那裡有他們夢寐的
粒子物理
粒子碰撞
粒子物理學科概況
粒子物理學，它是研究比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構、性質，和在很高能量下這些物質相互轉化及其產生原因和規律的物理學分支。
在研究微觀粒子的時候，常常伴有使用粒子加速器，粒子對撞機等具有極高能量的設施的情況，旨在儘可能複製粒子的高能碰撞，所以人們又稱其為高能物理學。
埃爾溫·薛定諤（Erwin Schr?dinger，1887年8月12日—1961年1月4日），他既提出了著名量子困局「薛定諤的貓」，也因為氫原子光譜的實驗建立了赫赫有名的薛定諤方程
粒子物理理論主要指理論物理中的粒子物理學，主要以數學方法預言或證明粒子物理中各個理論。代表理論有弦理論，電弱統一理論，量子色動力學理論，量子電動力學理論等等。
粒子物理實驗則是通過實驗獲取必不可少的實驗數據，為各種理論提供數據基礎。
當然，以上並沒有嚴格分界。做粒子物理的研究者仍要花費很多心思在理論上，甚至很多理論的提出者都是實驗大觸。
「
來看看粒子物理的快速發展階段
」
1897年~1933年
▎英國物理學家湯姆森發現第一個基本粒子標誌著粒子物理的開始
1934年~1963年
▎以湯川秀樹為解決核子間強作用短程力構想出μ子為開始，此階段發現大量粒子，確定電磁相互作用。
1964年~至今
▎以強子的夸克模型建立為開始，現時代的粒子物理已是深層次探索，伴隨著科技的不斷發展，正在煥發生機。
粒子家族成員龐大，這裡簡單介紹幾位成員。
首先是最輕也是最重要的介子
π介子
π介子的發現是粒子物理劃時代的發現，物理界從此進入了粒子物理時代。
1935年，日本理論學家湯川秀樹提出了核子的介子理論。他由力程預言介子的質量介乎電子質量和質子質量之間——是電子質量的200多倍，及其靜止質量約100MeV。這種粒子可能以三種形式出現：電中性，正點，負電。所帶電荷大小等於質子的電荷。
起初，這並沒有引起人們的注意。但在1937年，安德森在宇宙線中發現了一些粒子，質量剛好是電子質量的200倍，人們稱其為μ介子。
但是不久人們注意到它並不參加強相互作用，不可能是傳遞核力的湯川介子。在1947年，英國C.F.Powell改進了核乳膠，發現宇宙射線中有著π-μ衰變，才知曉π介子為湯川秀樹所預言的介子。
π介子作為次級束提供了一種新的實驗手段，可以研究一個新的領域，同時人們還發現了一批更重的介子，如ρ，η，ω介子。在π介子與核子的反應中，人們發現了一種奇怪的新的介子，被稱為K介子。而K介子又引發了一系列的爭論，這裡先略過。
K介子
上文我們提到了K介子是由π介子與核子的反應中發現的，那麼它又有什麼奇異的地方呢？
K介子可帶正點或負電荷，產生截面很大，在強作用過程中成對產生，卻主要通過弱作用衰變。同時，人們發現K+的衰變道中有著不同比例的新粒子產生。
為解釋這些「奇異」現象，1957年M.Gell-Mann引進了一個新的量子數S——奇異量子數。並指定K+的奇異數S=1，而K-的奇異數S=-1，二者互為反粒子。
奇異量子數使人類的認識進入了一個新世界。在引入S夸克之前，人們普遍認為世界萬物都是由u，d兩種夸克為基礎組成的。在此基礎上，還發現了有比質子更重的重子——超子，還有由超子與普通核子組成的超核。
J/ψ粒子
1974年，粒子物理曾經一度被人們錯覺為已趨成熟。理論預言的粒子都已發現，夸克模型已被人們廣泛接受（當時已知由u,d,s三種夸克）
美國東海岸的BNL（布魯克海文國家實驗室）的MIT小組在丁肇中的主持下用質子轟擊鈹靶，產生介子，然後測量介子的衰變產物，發現在3.1GeV處有很窄的共振峰。與此同時美國西海岸SLAC（斯坦福電子直線加速器實驗室），由SLAC和LBL(勞倫斯伯克利實驗室）合作小組，在B.Richter主持下用正負電子對撞機研究電子對湮滅形成介子的過程，也發現在3.1GeV區有一出窄的共振峰。兩篇論文同時寄到Phisical Review Letter雜誌編輯部，發表後引起世界轟動，發現的粒子即為J/ψ粒子。
J/ψ粒子是新一類夸克（粲夸克，Charm）與反夸克組成的介子。由此不但發現了J/ψ粒子的共振態，還發現了第五種夸克底夸克（Bottom）和其反夸克組成的γ粒子。
從此，粒子物理進入了新的篇章。
這裡再給大家科普一個有趣的粒子——希格斯玻色子
希格斯玻色子是粒子物理學標準模型中預言的一種自旋為0的玻色子。它於2012年由歐洲核子中心ATLAS和CMS兩實驗組發現。其提出者彼得.希格斯榮獲2013年諾貝爾物理獎。
因為在實驗中太難以找到而又被稱為上帝粒子。
它有什麼作用呢？如果說牛頓三定律奠定了經典物理學的基礎，人們用望遠鏡就可以算出海王星的質量周期等；那麼人們如果弄清楚希格斯玻色子，就能知曉質量的本質，在紙上就可以算出宇宙物質的質量。
但是能探測到它的幾率實在是太小了。
在量子力學裡，假若粒子有可能衰變成一組質量較輕的粒子，則這粒子必會如此衰變。衰變發生的概率與幾種因素有關：質量差值、耦合強度等等。標準模型已將大多數這些因素設定，希子質量是一個例外。假設希子質量為126 GeV，則標準模型預測平均壽命（mean lifetime）大約為1.6×10?22 秒。
由於希子會與每一種「已知」帶質量基本粒子相互作用，希子有很多種不同的衰變道。每種衰變道都有其發生的概率，稱為分支比，定義為這種衰變道發生的次數除以總次數。所以即使現在發現higgs粒子，研究的道路仍是任重道遠。
相信未來關於希格斯玻色子的研究將會成為重頭戲。
粒子前沿
現在，隨著科技的發展，研究者實驗的對象已經不再拘泥於強子，而進入更深一層次。更高能量加速器（1TeV，即1012eV的質子加速器及2×100GeV的正負電子對撞機）的建造，以及國內的高能環形正負電子對撞機（CEPC）的實際投入，無疑為粒子物理實驗研究提供了巨大的幫助。
日前，弱電相互作用統一理論可以說是成功的。近年來發現的弱規範粒子W+,W-,Z0都對此作出了相當大的貢獻。美中不足的便是希格斯玻色子的研究仍顯單薄。
強相互作用仍是現在粒子物理的攻克重心，例如粒子的囚禁，碎裂等問題還等待著人們去探索，挖掘。
將三者一統的大統一理論逐漸受到人們的青睞，但是這個理論仍存在近20個無量綱的值，仍然需要進一步的完善與發展。
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