《科学》杂志爆出物理学界最近几十年最大进展，粒子物理的大厦真要“塌房”了？本文转自：中科院中国科普博

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2022年4月7日，《科学》杂志的封面文章爆出了一条引发物理学界震动的大新闻。这篇由近400位科学家合著的论文指出，他们对W玻色子的质量进行了前所未有的高精度测量，结果发现测量值比粒子物理标准模型的预测值重了近0.1% 。这一差异看似十分微小，但它在粒子物理学体系中的含义却无比重大。一旦该测量值得到佐证，它或许意味着一个全新物理学时代的到来，而人类对物质世界的认知边界，也很可能发生革命性的突破。

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（来源：《科学》官网截图）
粒子物理的大部分研究成果都不是我等吃瓜群众所能理解的，它到目前为止最大的成就之一就是建立了粒子物理的标准模型。那么，这个标准模型到底讲了些什么？有没有可能用生活中的概念去尝试理解它？如何从粒子物理标准模型的角度来理解本次的“大新闻”？
首先我们必须承认，标准模型是人类历史上最复杂，最难以理解的物理理论，甚至没有之一。即便是维基百科或者百度百科中的描述，普通人也可能一个字都看不懂。为了让大家都够获得一点可以“打包外带”的知识，我们也只能尽可能地以描述化、图像化的方式来跟大家聊聊粒子物理和基本模型的那些事儿。
Part.1
粒子物理想要解决怎样的问题？
粒子物理学主要研究组成物质的基本粒子以及它们之间的相互作用。很多种类的射线（例如电子束、中微子束等）即便肉眼不可见，也仍然能与其他有形或者无形的物质发生各种作用和交互，事实上隶属于广义的物质，因此同样是粒子物理的研究范畴。
由于许多基本粒子在自然界不能稳定存在或不单独出现，物理学家们只能利用高能粒子加速器让它们相互碰撞，才能让它们出现在观察视野，进而研究它们，因此粒子物理学也被称为高能物理学。那么问题来了，耗费巨资才能实施的粒子物理研究，科学家们到底希望从中找到哪些答案？

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兆电子伏特加速器（左）和大型强子对撞机（右）
（来源：维基百科“粒子加速器”）
粒子物理想要回答的问题主要有两个，第一是物质由什么组成，第二是物质间如何相互作用。这里的物质包括从宇宙星体到原子内部的广大物质世界，而作用形式也包括强力、弱力、电磁力与引力这四大基本力。
换句话说，粒子物理致力于寻找一系列物质世界中最基本问题的答案。它可能不像很多应用科学一样，很快就能找到与日常生活的契合点，从而迅速造福人类。但粒子物理决定了人类认识客观世界的视野边际，实际上也决定了人类科技水平所能达到的上限。即便看上去“没什么大用” ，但只有先认识规律才能利用规律。好比学习外语，人永远不可能说出自己从未接触过的单词，探索和理解正是应用的前提。
Part.2
粒子物理的标准模型是什么？
经过物理学家100多年的努力，人类的认识水平已经深入原子核内部，甚至将组成原子核的质子和中子又分解为更加基本的粒子。并且，人类还发现四大基本力的作用形式其实还与某些传递这些作用的媒介粒子有关，例如电磁作用就与光子关系密切，这就好比是两个不直接接触的人通过互相抛掷小球感受到彼此的力量。