你想提的问题,听听王贻芳院士怎么回答

作者: 墨子沙龙

来源: 墨子沙龙

发布日期: 2016-11-30

本文采访了王贻芳院士,探讨了中微子实验、对撞机等热点话题,详细解释了中微子振荡的最新进展及其对基础物理研究的意义,以及环形正负电子对撞机(CEPC)的物理目的和与LHC、ILC的比较优势。

你想提的问题,听听王贻芳院士怎么回答。小编采访王院士追问当下热点话题。中微子?对撞机?你想知道的王院士都作了回答,赶快来看看吧。

在大亚湾进行的中微子实验,主要是测量中微子的振荡性质,就是从一种中微子变成另外一种中微子。

我们知道世界上共有三种中微子,中微子有一个非常特殊的性质,它可以发生所谓的振荡,在飞行的过程当中,从一种中微子,可以变成另外一种中微子,我们现在测量的就是这样一种振荡的性质,就是变化的几率到底是多少?从我们2012年第一次看到有这种形式的振荡以后呢,现在不断地在提高它的精度,从过去的20%的精度,提高到现在大约4%,这样的话,我们对振荡的过程,有了更精确的一个了解。

中微子振荡跟我们整个宇宙当中的很多事情都是有关系的,特别是宇宙的演化过程,和宇宙大尺度结构的形成,这个数值的精确测量,有几个方面的意义,第一个是首先是确定了存在这样一种振荡,基本的一个物理过程。

第二个是它把这个基本参数测量出来,这个基本参数有非常重要的意义,比如说我们现在跟日本的一个T2K实验做一个联合的分析,我们会给出中微子振荡另外一个基本参数叫做CP项角,这个参数现在大约有可能在负的90度左右,所以这也是一个非常重要的对中微子未知参数测量的一个指引。

第三个非常重要的意义就是,它这个参数的大小,使得我们对未来中微子实验的设计有一个指引,也就是说这个参数如果大,那么我们是一种实验方法,如果小的话,肯定也有不同的实验参数,不同的实验方法。如果再特别小的话,那很可能没有办法做了,所以我们需要知道这个参数,这样我们知道未来中微子实验应该怎么走,往哪走?

它最主要的物理目标是精确测量Higgs粒子的性质,我们知道Higgs粒子是2012年在欧洲核子中心被发现的,这个粒子是我们现在已经知道的标准模型当中的最后一个没有被发现的粒子,它的发现使得我们标准模型当中整个粒子家族就完备了。

但问题在于,我们还有很多很多的未知在里面,第一个就是,Higgs粒子一个是非常奇怪的粒子,它是到目前为止,我们所有的基本粒子当中,都不是像它这样的,比如说它的这个自旋为零,所有其他的粒子的自旋都不为零,自旋为零的粒子在我们目前的物理学当中有很多例子,但这些自旋为零的粒子都是属于复合例子,不是基本粒子,我们现在很怀疑,Higgs粒子到底是不是基本粒子,还是复合粒子。

物理上来说,中微子也好,加速器实验也好,都是在标准模型的框架之下,应该说最近的五年到十年,粒子物理研究最重要的两个方面,就是Higgs粒子的研究和中微子,所以这都是标准模型当中两个最主要的问题。

刚才已经解释了Higgs粒子的问题,中微子也有很多问题,比如说中微子是我们通过实验发现它是有质量的,但是在标准模型当中,我们不知道怎么把一个有质量的中微子这样一个粒子,在里面把它描述出来,过去的标准模型都是说中微子质量为零,那么不为零以后,我们实际上到现在为止都不知道怎么办,所以这也是另外一个方面说,标准模型不是一个完备的、终极的一个理论,有很多问题需要去解决,去研究的,所以说这是两个粒子物理方面最重要的发展方向和研究的突破口。

粒子物理的研究,最主要的还是要解决,我们未知的所谓科学问题,所以发现粒子是非常重要的方面,但不是全部,打一个简单的比方就是,我们中微子发现以后,我们得了一个诺贝尔奖,那么这之后又给了三个诺贝尔奖,给了中微子的研究。

所以说不是说一个粒子被发现了这个问题就完了,所以最重要的是搞清楚这里边物理过程是什么,刚才已经解释了Higgs粒子有很多的问题没有被解决,所以我们需要仔细去研究它,那么研究它的问题,这里面最重要的一个方面就是精度,要提高我们测量Higgs粒子各种性质的一个精度,那么在LHC上面,它大部分的测量精度,大约在10%左右,那么我们在CEPC上面,可以达到1%左右,所以差不多是10倍,那么这样一个10倍的精度提高,使得我们对Higgs粒子的性质,会有更加深入了解,按照我们现在的一些理论模型的预测,猜想等等,很多新物理都应该是在超出百分之几的规模,那么10%是显然不够的,这样一个精度,所以我们需要达到1%的精度研究Higgs粒子,这是关于跟LHC的比较。

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