2005年11月11日，中國科學院愛因斯坦講座教授，“粒子物理標準模型”之父格拉肖（Sheldon Lee Glashow l932-）教授（美國哈佛大學和波士頓大學）應邀來高能所訪問，并做了題為“Comments about Particle Physics in China”的精彩報告。

格拉肖是世界著名的理論物理學家, 美國科學院院士。他1932年12月5日生于紐約，1954年畢業(yè)于康奈爾大學，1958年在哈佛大學獲得博士學位，1958-1960年在哥本哈根工作。1966年到哈佛大學任教，1967年起任教授。主要研究領(lǐng)域是基本粒子和量子場論。1976年獲奧本海默獎，1979年與S．溫伯格、A．薩拉姆共同獲得諾貝爾物理學獎，1991年獲Erice科學和平獎。 

上個世紀60年代初，格拉肖在規(guī)范場理論的基礎(chǔ)上討論過弱相互作用和電磁相互作用統(tǒng)一的問題，預言了中性弱流的存在，但沒有能夠從理論上得到有靜止質(zhì)量的中間玻色子。1975年，他和合作者一起在電弱統(tǒng)一理論和量子色動力學的基礎(chǔ)上，提出了把弱相互作用、電磁相互作用、強相互作用統(tǒng)一起來的大統(tǒng)一理論，在基本粒子和場論的理論研究以及宇宙學的研究中都有較大的影響。正是由于這些成就，他與S.溫伯格、A.薩拉姆共同獲得了1979年諾貝爾物理學獎。

粒子物理標準模型堪稱是二十世紀物理學取得的最重大成就之一。格拉肖教授是粒子物理標準模型奠基人之一，也是大統(tǒng)一理論的開創(chuàng)者，他還成功地預言了粲夸克的存在。 

科學家們經(jīng)過多年的探索發(fā)現(xiàn)，世界上所有的物質(zhì)都是由百十種不同的元素構(gòu)成的，而元素又都由不同數(shù)目的質(zhì)子、中子和電子組成，而質(zhì)子、中子又有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它們由夸克組成（左圖：一個質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克組成，一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成），而 介子是由夸克和反夸克組成。質(zhì)子、中子、介子、輕子、光子等統(tǒng)稱為基本粒子，而基本粒子之間的相互轉(zhuǎn)化是因為存在著引力、電磁力、弱力和強力4種自然力的相互作用。其中，幾乎所有的粒子之間都存在引力，但電磁力只存在于帶電粒子之間。 

這4種力之間有何關(guān)系？物理學家們一直力圖找到把它們統(tǒng)一起來的途徑。 格拉肖（右圖）是最早涉足弱力和電磁力統(tǒng)一研究領(lǐng)域的。 弱力的強度只有電磁力的千分之一，它們是完全不同的兩種自然力，1961年，格拉肖提出：弱力和電磁力的雖然似乎沒有相似之處，但可以從用數(shù)學方式對這兩種自然力的描述中看出它們在某些方面的相似性，弱力和電磁力的統(tǒng)一并不是沒有可能的。格拉肖巧妙地運用"規(guī)范場"的方法，搭起了統(tǒng)一弱力和電磁力的框架。非阿貝耳規(guī)范場論是楊振寧和密耳斯（RL.Mills）在1954年提出的。但格拉肖沒辦法解釋的是：弱力的作用非常微小，傳遞弱力的粒子卻很重，它的質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的幾十倍到百倍。為何"傳遞子"具有那么巨大的質(zhì)量呢? 

溫伯格（S.Weinberg，1933-）（左圖）是格拉肖的同事，在研究自然力的統(tǒng)一問題時也遇到了同樣的問題。 溫伯格注意到英國物理學家赫格斯在一篇論文中的論述：可以利用真空的某些性質(zhì)，使本來沒有質(zhì)量的規(guī)范場，體面地獲得質(zhì)量。 溫伯格受到很大啟發(fā)，運用這種思路在1967年成功地把弱力和電磁力統(tǒng)一起來。與此同時，巴基斯坦物理學家薩拉姆（A.Salam，1926-1996）（右圖）的研究也獲得了類似的結(jié)果。 他們闡明了作為規(guī)范場粒子是可以有靜止質(zhì)量的，計算出這些靜止質(zhì)量同弱作用耦合常數(shù)以及電磁作用耦合常數(shù)的關(guān)系。

這個理論中很重要的一點是預言弱中性流的存在，而當時實驗上并沒有觀察到弱中性流的現(xiàn)象。由于沒有實驗的支持，所以當時這個模型并末引起人們的足夠重視。1973年，歐洲核子中心和美國費米實驗室在氣泡室實驗中相繼發(fā)現(xiàn)了弱中性流（左圖），人們才開始重視此模型。

三位科學家創(chuàng)立了弱電統(tǒng)一原理：弱力和電磁力實際上是同一種力--電弱力的不同表現(xiàn)，1979年，他們共同獲得了諾貝爾物理學獎（右圖）。

科學家致力于驗證這一理論的研究，要在實驗中尋找產(chǎn)生弱作用傳播子W^±和Z⁰，有兩個條件是必須具備的：一是對撞的粒子必須具有足夠高的能量，以便有可能產(chǎn)生重質(zhì)量粒子W^±和Z⁰；另一是碰撞的次數(shù)必須足夠多，才會有機會觀測到極為罕見的特殊情況。前者是魯比亞的功勞，后者是范德梅爾的功勞。

魯比亞建議將歐洲核子研究中心（CERN）最大的質(zhì)子同步加速器（SPS）作為正反質(zhì)子的儲存環(huán)。質(zhì)子束和反質(zhì)子束在儲存環(huán)中沿相反方向作環(huán)形運動，然后在特定位置相互碰撞。在SPS存儲環(huán)的周邊上安排有兩個碰撞點，碰撞點周圍裝有巨大的探測系統(tǒng)，可以記錄碰撞生成的粒子的信息，從而進行尋找弱作用傳播子W^±和Z的實驗。范德梅爾提出了隨機冷卻的方法，可以使粒子束得到“冷卻”，提高束流密度，進而提高對撞機的亮度，使實驗發(fā)現(xiàn)W^±和Z⁰粒子成為可能。

1983年1月20-21日，在CERN這臺質(zhì)子—反質(zhì)子對撞機上工作的兩個實驗組分別宣布發(fā)現(xiàn)了W^±——特性與弱電統(tǒng)一理論所期待的完全相符的規(guī)范粒子。由于產(chǎn)生Z⁰的機會要比產(chǎn)生W±的機會小10倍，在花費4個月時間后想辦法將加速器束流的亮度提高了10倍。1983年5月4日，魯比亞領(lǐng)導的實驗組終于找到了Z⁰的第一個事例。W^±和Z°粒子的發(fā)現(xiàn)及其性質(zhì)最終確定了弱電統(tǒng)一理論的正確性，對揭示弱作用本質(zhì)有重大意義。

目前，粒子物理研究已經(jīng)深入到比強子更深一層次的物質(zhì)的性質(zhì)的研究。更高能量加速器的建造，將為粒子物理實驗研究提供更有力的手段，有利于產(chǎn)生更多的新粒子，以弄清夸克的種類和輕子的種類、性質(zhì)、以及可能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

超對稱大統(tǒng)一理論（電磁作用、弱作用和強作用統(tǒng)一起來）近年來引起相當大的注意。但即使在最簡單的超對稱大統(tǒng)一模型中，也包含近120個參數(shù)，表明這種理論還包含著大量的現(xiàn)象性的成分，它還要走相當長的一段路，才能成為一個有效的理論。

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