高原宁院士带来《物质最深处》报告,探索基本粒子与对撞机的奥秘

 

2023-08-05 09:19:41  点击:

2023年8月2日,中国科学院院士、北京大学物理学院院长、著名粒子物理与核物理学家高原宁教授莅临山东大学威海校区,为师生们带来了一场题为《物质最深处》的精彩报告。在这场报告中,高原宁院士为听众揭示了关于基本粒子的秘密,并阐述了加速器在粒子物理和核物理研究中的重要作用,及其对生产生活的促进作用。山东大学(威海)副校长夏利东教授主持了此次报告会。

报告围绕Higgs粒子的发现展开,高原宁院士在报告中首先介绍了相互作用的概念,指出这是基本粒子之间信息传递的方式。随后,他探讨了质子、中子和夸克等基本粒子的质量来源,引发了现场听众的浓厚兴趣。高原宁院士还描述了基本粒子的特点,说明粒子数守恒的规律在微观尺度上不再成立,由于粒子的产生和湮灭使其自由度发生了变化,这需要量子场论来解决。在量子场论框架下,每种粒子对应一种场,场的自由度是无穷的,就像提琴的琴弦一般,静止的琴弦相当于处于基态时的场,而拨动琴弦时的音符相当于场的激发态,表现为粒子。随后高原宁院士着重讲解了Higgs机制的重要性,Higgs机制是解决基本粒子质量问题的关键,由Peter Higgs, Robert Brout等6位科学家于1964年提出。寻找Higgs粒子的过程充满艰难,直到2012年7月4日,才在欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上由ATLAS和CMS两个实验组发现。在探讨基本粒子探索和Higgs粒子发现后,高原宁院士向听众介绍了加速器的原理和对撞机的特点,特别着重介绍了LHC的曲折建造历史以及加速器的应用,并举例了高能物理数据处理催生了万维网(world wide web),及其对世界产生的重大影响。尽管Higgs粒子的发现取得了重要进展,但仍有许多问题需要解决,其中大多数与Higgs粒子有关。因此,在高能物理学领域,建造对撞机成为了基本共识。高原宁院士在报告中介绍了日本、欧洲、美国和中国等国家和地区在对撞机建设方面的努力,例如备建的日本国际直线对撞机(ILC)、欧洲未来环形对撞机(FCC-ee--FCC-hh)、美国中微子束实验(LBNF/DUNE)、中国圆环正负电子对撞机(CEPC)等。

高原宁院士的报告涵盖了粒子物理学的基本研究,以及对加速器技术等高科技设施的介绍。粒子物理学是对物质最基本构成的研究,是高科技领域的前沿之一。通过深入的基础研究,科学家们探索和发现了基本粒子,阐述了相互作用的传递方式,解释了质量问题和Higgs机制等重要问题。这些研究成果是高科技自强的基石,为中国科技创新提供了重要的支持。报告最后进行了提问环节,高原宁院士与我校师生进行了深入交流,解答了他们关于基本粒子和加速器的疑问,进一步激发了他们对于科学探索的热情,并为未来在物理学领域的学术道路指明了方向。

高原宁,中国科学院院士,现任北京大学博雅讲席教授、核物理与核技术国家重点实验室(北京大学)主任,北京大学物理学院院长,曾获得多项重要奖项,其在粒子物理学领域的贡献为世界所公认。高原宁院士的报告内容深入浅出,语言通俗易懂,幽默风趣,为学生们提供了独特的学术视角,赢得师生们的热烈掌声。

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