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改变世界认知的四大科技进展

 天下第一剑侠 2020-09-24

2010-2019,改变世界认知的八大科技进展

2010-2019,改变世界认知的八大科技进展

01

首次发现上帝粒子

希格斯玻色子有一个响当当的名号——“上帝粒子”。标准粒子模型共预言了 61 种基本粒子,而希格斯子是最后一个被实验证实的。这种神奇的粒子可以产生希格斯场,后者被科学家们用以解释万物质量的来源。著名物理学家霍金曾用100美元打赌称,“上帝粒子”希格斯玻色子不可能被找到。但“赌术不精”的霍金又一次输了。

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拓展资料

上帝粒子希格斯玻色子

希格斯玻色子(Higgs boson)是物理学基本粒子“标准模型”理论中最后一种未被发现的基本粒子,其自旋为零。其他粒子正是在希格斯玻色子作用下产生了质量,可以说,希格斯玻色子奠定了宇宙形成的基础。但是,在标准模型预言的其他粒子都已发现之时,希格斯玻色子的存在却迟迟未在实验中得到证实。要知道,如果一旦证实希格斯玻色子不存在,科学家们耕耘了半个世纪之久的标准粒子模型也将被彻底推翻。

后来,欧洲核子研究组织花天价造成了新的加速器——大型强子对撞机(the Large Hardon Collider, LHC),他们开始尝试把粒子加速到接近光速的速度,指望能从空间中找到神龙见首不见尾的上帝粒子。好在皇天不负有心人,2012年7月4日,欧洲核子中心(CERN)的研究人员终于实验证实了希格斯粒子的存在。在LHC这台强大又复杂的机器的帮助下,数千名科学家给出了实验数据的分析结果,他们最终在数以十亿计的粒子对撞结果中提取到了希格斯粒子存在的证据。

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欧洲大型强子对撞机(the Large Hardon Collider, LHC)

找到最后一块拼图的标准粒子模型,终于小小地舒了一口气。此外,与标准粒子模型配套的质量理论——希格斯机制,也同时得到了证实。希格斯机制认为:希格斯子会形成遍布宇宙空间的希格斯场,而当其他粒子在希格斯场中运动时,会像在粘稠的液体中穿行,因受到类似“阻力”的作用而变得凝滞。粒子正是在这种过程重获得了质量。而不同粒子受到的“阻力”不同,其所获得的质量也有差异。提出希格斯机制的两位科学家Peter W. Higgs和Fran·ois Englert在希格斯子被发现的次年,便双双捧得诺奖。

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2013年诺贝尔物理学奖得主

Fran·ois Englert(左)和Peter W. Higgs(右)

但值得一提的是,尽管这是一项重大发现——人类终于找到了标准粒子模型中缺失的拼图,但是人类对标准粒子模型的了解还远远不够。要揭开宇宙构成之谜,尚道阻且长。

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02

首次观测发现引力波

1916年,爱因斯坦提出了广义相对论,一系列令人匪夷所思的概念也随之诞生,引力波就是其中之一。在广义相对论诞生百年之际,人类终于首次观测到了引力波,这轰动了整个世界。物联网引力波发现者随即被授予次年的诺贝尔物理学奖。引力波的发现标志着人类在太空探索的路途上迈出了里程碑式的一步,也证明爱因斯坦又对了一次。

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LIGO引力波探测器首次观测到引力波

2015年9月14日,位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)终于首次直接探测到了双黑洞合并的引力波信号。人类终于打开了认识宇宙的全新一页, 迈进了引力波天体物理学的新纪元。

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激光干涉引力波天文台(LIGO)外观

LIGO探测引力波所采用的方案是利用激光干涉仪测量引力波。该方案在20世纪60年代初期由苏联人提出,简单来说,其原理是利用了两束互相干涉的激光。这两束激光本可以互相抵消,因而在输出端口上不会被读到任何光信号。但当有引力波通过时,由于引力波会引起时空变形,这就使两束激光产生了光程差,从而产生可以被探测器捕捉的光信号——也就是引力波的“行踪”。

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