粒子物理学的最新研究

实验

测试标准模型

电弱理论，描述了电磁力和弱力，以及量子色动力学,规范理论关于强者力，共同构成了粒子物理学家所说的标准模型。的标准模型，以提供一个组织架构分类在所有已知的亚原子粒子中，就目前技术所能测量的而言，它是正确的，但有几点仍有待实验验证或澄清。此外，该模型还不完整。

在1994年之前，标准模型缺失的一个主要成分是顶夸克，这是完成三对夸克的集合所必需的。对这第六，也是最重的夸克的搜寻屡遭失败，直到1994年4月，一个在加州的对撞机探测器设施(CDF)工作的小组费米国家加速器实验室位于伊利诺斯州巴达维亚的费米实验室宣布了顶夸克存在的初步证据。这在第二年得到了证实，当时不仅是CDF团队，还有一个独立团队在费米实验室进行了第二次实验，代号为D0发表了更有说服力的证据。结果表明，顶夸克的质量在170 ~ 190千兆电子伏(GeV;10⁹电动汽车)。它几乎和原子核一样重引领因此，之前的实验未能找到顶夸克也就不足为奇了。这一发现需要最高能量的粒子碰撞这些在费米实验室都有泰威顿它使质子与反质子碰撞能源1800 GeV，或1.8太电子伏(TeV;10¹²电动汽车)。

顶夸克的发现在某种意义上完成了宇宙物理学历史上的又一篇章粒子物理；它还将实验者的注意力集中在标准模型未回答的其他问题上。例如，为什么有六个夸克而不是更多或更少?可能只有这么多夸克才会有粒子和粒子之间的细微差别反粒子发生在中性K介子(K⁰和K̄⁰)，其中包含一个年代夸克(或反夸克)与d反夸克(或夸克)。粒子和之间的不对称反粒子反过来又与物质的支配有关吗反物质在宇宙．中性B介子的实验研究b夸克或它的反夸克，最终可能会揭示类似的效应，等等光这个将粒子物理学与宇宙学以及对宇宙物质起源的研究。

测试超对称

与此同时，目前的许多研究都集中在重要的精确测试上，这些测试可以揭示标准模型之外的影响，特别是那些由于超对称．这些研究包括基于数百万Z粒子由欧洲核研究组织的LEP对撞机(欧洲核子研究中心)和位于斯坦福线性加速器中心的斯坦福线性对撞机(线性)在加州门洛帕克，以及大量的W粒子在费米实验室和后来的LEP对撞机中产生。这些测量的精度是如此之高，可以与预测标准模型的规定限制了未知数量的取值范围。例如，预测取决于顶夸克的质量，在这种情况下，与精确测量的值进行比较，表明与在费米实验室测量的质量值非常一致。这种一致性使得另一种比较更加有趣，因为精确的数据也提供了关于希格斯玻色子质量的线索。

的希格斯玻色子粒子是否与机制有关对称电弱力在低能量下被打破或隐藏，这就产生了W和Z粒子，它们是电子的载体弱力，它们的质量。这种粒子是电弱理论所必需的，因为希格斯机制需要一个新的理论场打破对称，和，根据量子场论，所有场都有与之相关的粒子。研究人员知道希格斯玻色子一定存在自旋0，但这几乎是所有可以肯定预测到的。对于粒子的质量，甚至涉及希格斯玻色子的不同种类的数量，理论提供了一个糟糕的指导。然而，经过多年的实验，希格斯玻色子在2012年被发现大型强子对撞机．它的质量很轻，约为125 GeV。

更进一步的新粒子被包括超对称在内的理论所预言。这种对称关系夸克而且轻子，有自旋¹/₂统称为费米子，与玻色子的计自旋为1或2的场，以及自旋为0的希格斯玻色子。这种对称性特别吸引理论学家，因为它允许他们把所有的粒子——夸克、轻子和规范玻色子——聚集在一起，在理论中联合各种力(见下文理论)．付出的代价是基本粒子的数量翻倍，因为新的对称性意味着已知的粒子都有自旋不同的超对称粒子。因此，有自旋的轻子和夸克¹/₂有超对称的伙伴吗对称,夸克，自旋为整数;和光子， w, z，胶子,引力子有对应的半整数自旋，称为光微子，酒鬼,zino,gluino,分别引力微子。如果它们确实存在，那么到目前为止，所有这些新的超对称粒子都必须很重才能逃过探测。