本场讲座由共青团东南大学委员会、东南大学文化素质教育中心、东南大学物理学院主办，物理学院、数学学院团委承办，是2020年东南大学信仰公开课暨制度自信教育专场讲座，也是2020东南大学新生文化季“初识东南系列名家高层演讲”的第六场讲座。

讲座伊始，王院士说：“在本次讲座中，我将为东大学子们生动科普国内外粒子物理的发展态势和我国的发展计划、宇宙学在近年来的研究情况，以及国内外的专家学者目前的研究成果与工作情况。虽然我是南京人，但来到九龙湖校区作报告还是第一次，看到很多同学坐在地上很不好意思，希望这次讲座不会让你们感觉很亏。”王院士幽默风趣的话语让本场讲座的氛围变得轻松起来。

王院士首先为我们介绍了粒子物理的概念以及它的研究目标。粒子物理，也称高能物理，是对分子、原子、原子核研究的自然发展与深化。粒子物理研究的基本方法包括基于加速器的粒子物理实验与非加速器粒子物理实验——地面试验、地下实验、天上实验。这些实验给我们带来了很丰富的知识。王院士说：“你如果还想看得更清楚，看得更深，那很简单，增加能量。电子的能量越高，波长越短，看到的东西就越小。”这就是我们为什么发展加速器的原因：它能为我们带来对于微观世界认识的丰富的成果。

接着王院士从以下几个方面展开，以回答问题的形式，为我们深入介绍当前的研究成果。

一

构成物质世界的基本元素

王院士先为我们讲述了粒子的发展情况、新粒子的内部结构以及夸克模型。从50—60年代发现大量新粒子以来，物质构成就成为了一个非常热门的话题。1963年盖尔曼猜测新粒子具有内部结构（夸克）并提出了夸克模型中的三种夸克。1972年J.Friedman等电子轰击质子实验定量分析表明，质子内部有三个点电荷，对应于三个夸克。1974年丁肇中发现第四种夸克，并因此在1978年获得了诺贝尔物理学奖。王院士说道：“看到什么是重要发现，没看到什么也是重要发现，重要是理解新的规律。”

紧接着他又讲解了基本粒子中的幽灵粒子：中微子。中微子是构成物质世界的最基本单元之一。中微子的奇特特征是它只有左旋，这导致了弱作用宇称不守恒。在粒子物理标准模型中，中微子质量为零；但是在宇宙学标准模型中，中微子质量不为零。Pontecorvo首次提出中微子之间可以发生振荡的假设时被很多人质疑其真实性，然而1998年的SuperKamiokande实验和2002年的SNO实验证明了中微子之间可以发生振荡。2012年3月8日，我国在大亚湾反应堆中微子实验中发现了新的中微子振荡。

“科学的发现首先需要技术的领先”。2015年我国开始筹建的江门中微子实验，对中微子测量的精度将达到全球领先。江门中微子实验是世界最高精度测量中微子绝对质量的实验，大亚湾中微子实验在质量增大二十倍的情况下将实验精度提高五倍以上。在实验过程中团队遇到了数项关键的技术挑战，如有机玻璃球的建造、液体闪烁体的灌装、光电倍增管的制作、地下实验大厅的建造。建设团队严谨细致的解决了这些问题，并在其他相关产业获得突破。

二

研究物质之间的相互作用

研究物质间的相互作用，包括已知的引力相互作用，电磁相互作用，弱相互作用和强相互作用，还包括希格斯粒子的非规范作用。研究希格斯粒子的自耦合对研究宇宙起源和形成至关重要。另一方面，在弱电统一、强相互作用、标准模型的研究基础上，是不是有“大统一”的模型存在，也是科学家努力攻克的方向。

Higgs粒子的发现是历史性的重大发现。全球上万名科学家与工程师经过三十多年的努力，除重大科学突破之外，对人类生活和社会发展也产生了巨大的推动作用——发明了WWW网页及其浏览器。

三

基本粒子的性质

已知的基本粒子是否可以再分？费米子作为构成物质的基本粒子，每个种类除了质量差别，都各自呈现出存在三代的特征，这种近似的味道对称性让我们可以产生自然的联想和推测，即现在已知的基本粒子可能存在更深层次的结构和联系。

王院士强调，对基本粒子极其相互作用的进一步研究，需要新一代高能粒子加速器来进行实验观测。下一代中国高能加速器——环形正负电子对撞机（CEPC）将对我国科学技术的发展有着巨大的推动作用。王院士还指出此时是中国发展大科学装置的绝佳时机。现在中国已经取得了瞩目的成就，未来有望领跑世界。

四

理解宇宙起源与演化的规律

在最后一个部分，王院士向同学们介绍了“大爆炸”宇宙学标准模型，特别是宇宙学观测数据对粒子物理标准模型提出的挑战。他列举了我国高能物理相关技术的应用：北京高能同步辐射光源、中国散裂中子源。王院士还表示目前粒子物理在很大程度上是人类文明的标志之一。

五

提问环节

在讲座最后的提问环节，同学们提出对于希格斯粒子以及标准模型、暗物质反物质等的疑问，王院士为同学们一一作出了耐心细致的解答。他表示这是新发现的窗口，也是目前研究最重要的典例，而如何能够在科学上引领国际是摆在我们面前的问题，也是我们的机会和责任。同时王院士也鼓励对粒子物理和天体物理感兴趣的同学投身到这些研究中，为我国科学领域贡献一份力量！

文稿：黄津

摄影：李远博

编辑：文艳芬

审核：黄茜雯

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