话说大千世界,朗朗乾坤,面对这个世界,人们往往会问:这世界是由什么构成的?对这个问题的回答,简单地说,世界是由基本粒子组成的,它们之间是靠相互作用聚集在一起的。人类对物质世界的认识,早期的来源之一是对物质结构的探索,这种探索走过了漫长而曲折的道路。自从有人类出现,这种探索从来没有停止过,人类天生具有难以遏止的好奇心和难以满足的求知欲望。在探索过程中,诞生了一门研究这些“基本粒子”的学科,这就是今天的粒子物理学,它自 19 世纪末兴起,至今已有一百多年的波澜壮阔而又绚丽多彩的历史。
粒子物理学又称高能物理学,它是从原子核物理中发展起来的一个物理学分支。20 世纪 30 至 40 年代是它的初创时期,50 至 60 年代是其发展的高潮时期,随后粒子物理学便趋于成熟。粒子物理学研究的是构成万物的基本粒子,以及这些粒子之间是如何相互作用的。粒子物理学的研究涉及了最大、最复杂、最精密的实验。
有人会问:研究粒子物理,花费那么多人力财力,粒子物理学能干吗呢?从实际应用的角度来看,粒子物理学可应用于许多方面——为发展粒子物理而建造的加速器可用于工业探伤、海关检查;环形加速器发出的同步辐射可用于光刻、微型机械加工、生化、生物物理等方面的研究;在医学诊断与治疗领域多有应用,例如,正电子发射断层显像(PET)可用于心血管疾病、肿瘤、精神、神经疾病的诊断和分析。质子加速器可用于治癌。宇宙学、天文学与粒子物理学联系密切,粒子物理学不仅改变了对宇宙的认识,而且粒子物理学的新思想改变了宇宙学的语言和交流方式,例如对宇宙大爆炸、宇宙射线、恒星形成等的解释。从发展趋势来看,粒子物理学的进展肯定会在宇宙演化的研究中起推进作用。此外,粒子物理学在其他科学领域、教育、生活上也都有重要应用,粒子物理的发展,对于人类未来生产生活均会带来影响。