粒子實體标準模型圖圖圖受訪者
3月23日，歐洲核子研究中心LHCb實驗的英國實體學家宣布，與LHCb（大型強子對撞機）合作進行的實驗可能發現了與标準模型的沖突。但這些實驗資料的可信度不足以聲稱"可靠的發現"。
不同尋常的是，4月7日，美國費米國家加速器實驗室召開線上視訊會議，宣布缪斯g-2實驗組首次測量到缪斯的異常磁矩：現有結果與粒子實體标準模型預測值之間的偏差為标準偏差的4.2倍。一塊石頭激起了成千上萬的波浪，這一結果不僅引起了全世界粒子實體學家的注意，也引起了媒體的關注。在兩周内，超越标準模型的新實體學再次成為熱門話題。那麼，這個所謂的"标準模型"究竟是什麼呢？
宇宙物質的"磚塊"
"簡單地說，标準模型是描述微觀世界中物質的組成和互相作用的理論架構。中國科學技術大學現代實體系博士生導師、教授吳玉生告訴《科技日報》，标準模型的理論架構以量子場論為基礎，主要理論觀點源于時空的基本對稱性，包含基本物質粒子， 傳播互相作用的傳播子，以及為基本粒子帶來品質的粒子。
物質由原子組成，原子由原子核和圍繞它們移動的電子組成。原子核包含質子和中子，原子核中質子和中子的不同數量決定了不同原子的不同實體性質。
但是質子和中子可以分開嗎？電子産品可以再分開嗎？為了解決這些問題，科學家們采取了一種方法：擊中它！擊中它！1968年，斯坦福直線加速器中心的實驗人員利用強大的技術力量探索了物質的微觀層，發現質子和中子由三個誇克組成。
實體學家通過用更快更強的對撞機撞擊碎片來不斷提出新的粒子。構成物質的基本粒子有六種類型：上誇克，下誇克，铌誇克，猕猴桃誇克，頂誇克，底誇克和6個光子：電子，電子中微子，μ，μ中微子，鑷子和中微子。
這六誇克和六個光子是物質的基本機關，目前它們不能再被分割、相容和疊加，隻能像樂高積木一樣積累成各種物質。這六個誇克和六個光種子是基本的費米種子。
有了費米，我們能彌補這種物質嗎？"還是沒有。"就像建房子一樣，用磚、瓦或不能堆進房子裡，還要有水泥等粘合劑把房間堆得牢牢的。費米斯必須具有将它們結合在一起的互相作用力。吳玉生告訴記者，實體學家通過無數實驗發現，宇宙萬物之間的互相作用是四種基本力：重力、電磁力、強力和弱力。标準模型中描述的互相作用包括電磁互相作用，例如與電和磁相關的最常見的日常生活現象，弱互相作用，例如核實體學中的許多衰變現象，以及強互相作用，例如誇克組合成質子，中子等。"吳玉生說。
"标準模型是對微觀世界的描述，這些非常小尺度上的粒子的存在和互相作用的現象，一步一步地，最終構成了宏觀材料世界和整個宇宙。"吳玉生說。
"科學家們希望标準模型是一個完善的理論，描述所有實體現象，并且是'萬物的來源理論'。吳玉生說，自20世紀60年代标準模型理論誕生以來，理論家和實驗家互相配合，不斷改進理論模型，通過全方位實驗不斷驗證理論預測，發現新現象，促進理論發展。
元素粒子元素周期表
2012年7月4日，在歐洲核子研究中心的主演講廳舉行了特别簡報會。在會議上，來自歐洲大型強子對撞機LHC的兩項實驗的研究人員宣布了最新的發現：他們還發現了希格斯玻色子。
彼得·希格斯（Peter Higgs）和弗朗索瓦·恩格勒（Francois Engler）在半個多世紀前預言了希格斯玻色子，他們也被邀請參加會議。當最終結果公布時，科學家們興奮地揮舞着拳頭，觀衆們歡呼起來。
為什麼這個發現如此令人興奮？因為希格斯玻色子被認為是粒子實體學标準模型架構中最基本的粒子中的最後一個，是以它也被稱為"标準模型拼圖的最後一塊"。
希格斯玻色子的發現源于玻色子中一些粒子有品質的問題，有些沒有，比如w、z玻色子有品質，光子沒有品質。這些品質粒子的品質是如何産生的？實體學家假設冥王星世界中應該有一個"場"賦予粒子品質。
随着更多粒子的被發現，它們之間的關系變得更加複雜。正如門捷列夫建立元素周期表時，有一種模糊的感覺，即在這麼多粒子的背後，也應該有一個類似的"粒子周期表"。在這個觀點的指導下，標準模型就像粒子實體學家的聖經，引導人們對微宇宙世界的研究。希格斯玻色子，綽号"上帝粒子"，由CERN的大型強子對撞機LHC發現，是标準模型預測的粒子。在這場戰鬥中，标準車型赢得了一場偉大的勝利。
"如果我們将費米和規範玻色子比作碎片，那麼希格斯玻色子就是它們的闆。沒有棋盤，怎麼下棋？吳玉生告訴記者，自2012年歐洲核子研究中心大型強子對撞機發現希格斯玻色子以來，标準模型預測的最後一個未被觀測到的基本粒子也在實驗中被發現，标志着其完整理論模型的建立。
"完美"中的"不完美"
吳玉生告訴記者，标準模型從基本粒子類型出發，互相作用數學描述非常簡單。然而，簡單的數學形式微積分預測實驗響應結果，這通常非常複雜。例如，從理論上講，計算一些最簡單的實體現象的機率通常涉及計算數千個公式，而高性能計算機可能需要數年時間。"而從實驗研究這些極微物質世界的現象來看，往往需要拿下國家乃至全球的科技力量，經過幾年甚至幾十年，許多科學家的智慧和精力的集中才能實作。"吳玉生說。
那麼，"完美"的标準模型真的完美嗎？答案當然是否定的。随着時間的流逝，人們逐漸發現标準模型似乎并不那麼"标準"。按照标準模型的"規則"，其中一個基本粒子中微子不能有品質，要以光速穿越宇宙，但實驗測量發現，中微子起到一點滑頭的作用，它的移動速度非常接近光速，并且品質非常小。這種違反标準模型的結果非常令人不快。
"标準模型雖然非常成功，但仍然遠遠不能'描述一切'，并且存在一種無法解釋的神秘實體現象。例如，您會發現重力不包括在标準模型中。吳玉生告訴記者，目前的标準模型無法解釋以下幾個方面的問題：宇宙學觀測暗物質是否存在粒子性質，标準模型沒有給出相關的預測;為什麼中微子的品質接近于零...
"正是這些未解之謎激發了實體學家繼續探索新的理論和現象，這些理論和現象在理論和實驗中超越了标準模型，進而發現新的實體學。"吳玉生說。（記者 吳長峰）
來源：科學日報