大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）坐落于歐洲核子研究中心（CERN），在瑞士和法國(guó)交界處的鄉(xiāng)村地下26．659千米長(zhǎng)的環(huán)形隧道中。它的宏偉目標(biāo)是要再現(xiàn)大約137億年前，宇宙創(chuàng)生之初萬(wàn)億分之一秒時(shí)的熾熱高密狀態(tài)。2012年7月4日，希格斯玻色子在LHC上現(xiàn)身，填補(bǔ)了粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中缺失的一環(huán)，顯示了LHC的強(qiáng)大威力。
《當(dāng)代科普名著系列：目睹創(chuàng)世·歐洲核子研究中心及大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)史話(huà)》圍繞LHC這一國(guó)際上迄今體積最大、能量最高的粒子加速器，用樸素的語(yǔ)言描繪了高能物理學(xué)家孜孜以求的微觀(guān)世界圖景。著名科普作家阿克塞爾在國(guó)際頂尖科學(xué)家團(tuán)隊(duì)嘗試這個(gè)耗資數(shù)十億歐元的裝置能否實(shí)現(xiàn)其宏偉目標(biāo)的關(guān)鍵時(shí)刻，通過(guò)將我們帶入CERN的控制室，開(kāi)始了他對(duì)這個(gè)也許是科學(xué)史上最受關(guān)注的事件的講述。透過(guò)CERN和LHC的設(shè)計(jì)者和建造者的視角，阿克塞爾豐富和增強(qiáng)了我們對(duì)認(rèn)識(shí)未來(lái)科學(xué)發(fā)現(xiàn)所需的基本概念的了解。
《當(dāng)代科普名著系列：目睹創(chuàng)世·歐洲核子研究中心及大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)史話(huà)》作者阿米爾·D·阿克塞爾是出色的數(shù)學(xué)和科學(xué)史研究專(zhuān)家，已經(jīng)出版了十多部數(shù)學(xué)、物理學(xué)方面的科普書(shū)，其中有些已成為科普著作中的經(jīng)典和暢銷(xiāo)書(shū)，被翻譯成了多國(guó)文字，廣受科學(xué)愛(ài)好者的歡迎。在LHC最近發(fā)現(xiàn)希格斯粒子的重要時(shí)刻，我們把阿克塞爾博士這本通過(guò)記述LHC實(shí)驗(yàn)而介紹高能物理學(xué)發(fā)展前沿的著作翻譯成中文，供青年學(xué)生、科普愛(ài)好者及時(shí)了解目前高能物理學(xué)的發(fā)展。
阿米爾·D·阿克塞爾（Amir D．Aczel，1950-），出生于以色列海法．21歲時(shí)負(fù)笈美國(guó)，在著名的加州大學(xué)伯克利分校學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)，分別獲得學(xué)士和碩士學(xué)位，之后又在俄勒岡大學(xué)獲得統(tǒng)計(jì)學(xué)博士學(xué)位。阿克塞爾博士是出色的數(shù)學(xué)和科學(xué)史研究專(zhuān)家，已經(jīng)出版了十多部數(shù)學(xué)、物理學(xué)方面的科普書(shū)，其中有些已成為科普著作中的經(jīng)典和暢銷(xiāo)書(shū)，被譯成了多國(guó)文字，如《費(fèi)馬大定理——解開(kāi)一個(gè)古老數(shù)學(xué)問(wèn)題的秘密》（Fermat’S Last Theorem：Un-locking the Secret of an Ancient Mathematical Problem）、《糾纏態(tài)——物理學(xué)的最大之謎》（Entanglement：The Greatest Mystery in Physics）和《上帝的方程式——愛(ài)因斯坦、相對(duì)論和膨脹的宇宙》（God’s Equation：Einstein，Relativity，and theExpanding Universe）等。阿克塞爾博士經(jīng)常在世界各地作科普?qǐng)?bào)告，也常常在廣播和電視節(jié)目中出現(xiàn)，廣受科學(xué)愛(ài)好者的歡迎。
致謝
第一章 質(zhì)子大爆炸
第二章 LHC和人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期探索
第三章 一個(gè)叫做CERN的地方
第四章 建造有史以來(lái)最大的機(jī)器
第五章 LHCb與反物質(zhì)消失之謎
第六章 費(fèi)恩曼和標(biāo)準(zhǔn)模型的序幕
第七章 “是誰(shuí)安排了這一切？”——發(fā)現(xiàn)跳躍的輕子
第八章 自然界的對(duì)稱(chēng)性、楊一米爾斯理論與夸克
第九章 獵尋希格斯粒子
第十章 希格斯粒子如何誕生在一輛紅色科邁羅里并衍生出三個(gè)規(guī)范玻色子
第十一章 暗物質(zhì)、暗能量和宇宙的歸宿
第十二章 尋找弦和隱藏的維度
第十三章 CERN會(huì)生出黑洞嗎
第十四章 LHC和物理學(xué)的未來(lái)
后記
附錄A LHC的探測(cè)器是如何工作的
附錄B 粒子、力和標(biāo)準(zhǔn)模型
附錄C 本書(shū)用到的重要物理學(xué)定律
注釋
《當(dāng)代科普名著系列：目睹創(chuàng)世·歐洲核子研究中心及大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)史話(huà)》：
即1930年在德國(guó)圖賓根大學(xué)舉行的物理學(xué)大會(huì)的放射性分會(huì)的與會(huì)者。泡利的信，日期為1930年12月4日，宣布了他對(duì)新粒子存在的預(yù)言，鼓勵(lì)大會(huì)的與會(huì)者通過(guò)輻射實(shí)驗(yàn)尋找它。顯然，泡利決定寫(xiě)這封信，而不是在提交的論文中宣布自己的發(fā)現(xiàn)，原因是他自己無(wú)法參加這次物理學(xué)大會(huì)，而去參加在蘇黎世的鮑爾湖酒店舉辦的時(shí)尚舞會(huì)！兩年后，在查德威克通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中子（一種大得多的粒子）后，費(fèi)米（EnricoFermi）命名了泡利假想的粒子——中微子（neutrino，可能是意大利語(yǔ)中對(duì)中子neutron的昵稱(chēng)）�！爸形⒆印本褪恰靶≈凶印�。
泡利的“放射性女士和先生”誰(shuí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)他在理論上預(yù)言的新粒子。然而1956年美國(guó)物理學(xué)家柯萬(wàn)（ClydeCowan）和萊因斯（Fred—erickReines）戲劇性地從核反應(yīng)堆中發(fā)現(xiàn)了它，從而確切地證實(shí)了泡利的猜想�，F(xiàn)在我們認(rèn)識(shí)到，β衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)產(chǎn)生了電子和反中微子（antineutrino）。從更本質(zhì)上說(shuō)，是中子中的一個(gè)下夸克（downquark）轉(zhuǎn)化成一個(gè)上夸克（upquark），從而使得中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，伴隨產(chǎn)生電子和反中微子。
電子與反中微子是相互關(guān)聯(lián)的，由于它們?cè)谫M(fèi)米B衰變過(guò)程中相互關(guān)聯(lián)。支配β衰變的作用力稱(chēng)為弱核力，或簡(jiǎn)稱(chēng)為弱力。將中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，同時(shí)伴隨產(chǎn)生電子和反中微子的粒子相互作用，稱(chēng)為弱相互作用。這種反物質(zhì)出現(xiàn)的過(guò)程展示出反物質(zhì)是如何在物質(zhì)為主導(dǎo)的宇宙中產(chǎn)生的。中子直到1932年才被發(fā)現(xiàn)，而夸克的存在是在30年以后才被提出的。
中微子來(lái)自宇宙空間，而其中大部分來(lái)自太陽(yáng)的核反應(yīng)過(guò)程。正如柯萬(wàn)和萊因斯實(shí)驗(yàn)中所顯示的，它們也可以在核反應(yīng)堆中大量產(chǎn)生。1956年中微子的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)引起科學(xué)界的極大震動(dòng)。中微子能夠自如地穿過(guò)物質(zhì)。由于中微子非常輕，而且不帶電荷，所以不與物質(zhì)發(fā)生電磁作用。例如當(dāng)中微子穿過(guò)原子時(shí)，原子并不釋放電子。
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