回顾 | \＂无穷小\＂与\＂无穷大\＂宇宙与物质是一个古老的问题从希腊开

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宇宙与物质是一个古老的问题

从希腊开始:空间是无限可分的(连续的)--空间不是无限可分的，宇宙由无数"不可分"的微粒(即原子)组成--世界是由空虚的空间和无数不能再分的、看不见的微小原子组成的--物质是由水气火土四种元素组成，天体由第五种元素"以太"构成......

中国古代也有关于宇宙的记载:老子说"道生一，一生二，二生三，三生万物。"--庄子说:"一尺之棰，日取其半，万世不竭。"

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人类对物质结构认识的不断深入极大地推动了过去几百年科学的发展，也奠定了我们今天技术的基础。

自50年代起，一门新的学科--粒子物理从原子核物理中独立出来，并蓬勃发展，取得了瞩目的成就。

本期首都科学讲堂，由中科院高能物理所所长王贻芳先生带大家了解--渺小的粒子和浩瀚的宇宙。

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"无穷小":粒子物理

粒子物理，也称高能物理，是对分子、原子(化学、凝聚态物理)、原子核(核物理)研究的自然发展与深化。

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物质世界的基本组分及其相互作用是自然界最基本的科学问题之一

"无穷大":宇宙学

宇宙学，是对行星、太阳系、恒星、银河系、星系团等研究的自然发展与深化。

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宇宙产生于150亿年前的大爆炸

宇宙一直处在膨胀之中

"均匀"宇宙中存在密度涨落，即星系"结构"

我们即存在于这些结构中

理解宇宙的起源、演化与"结构"需要粒子物理学

粒子 - 宇宙

需要高能量、高温度

为了研究粒子，我们需要打开物质内部，研究其结构。而早期的宇宙就是由于"大爆炸"产生的。

由此看来，通过粒子物理学的研究可以类比早期宇宙的大爆炸。

二者的关系看似遥远，实则亲密无间。

PARTICLE 研究粒子物理

? 构成物质世界的基本粒子

? 粒子之间的相互作用

? 基本粒子的性质

? 理解宇宙起源与演化

基本方法

?基于加速器的粒子物理实验

加速器:加速带电粒子使其与其它粒子高速碰撞，产生物理反应。

?非加速器粒子物理实验

地面实验(宇宙线等)、地下实验(中微子等)、天上实验(宇宙学等)

广泛应用

?加速器

-同步辐射与散裂中子源

-加速器驱动核嬗变

-辐照加速器:消毒、改性、育种......

-医疗用加速器:放射性同位素生产、检查与治疗

-安全检查

?探测器

-医疗检查:PET, CT, …

-石油测井

-空间实验

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UNIVERSE 研究宇宙学方法

望远镜

-红外

-可见光

-射电

-微波背景辐射

探测器(地面、地下与空间)

-X 射线

-γ 射线

-中微子

-带电粒子

卫星与空间站

空间碎片观测