最成功的物理学理论之一——标准模型，帮助我们认识世界的本质 _陕西

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在这篇文章中，我们将接续我上一篇文章的内容，了解从1950年到60年代末的标准模型的历史。我们将介绍粒子加速器的发展、强子的故事和对称性破缺。
标准模型简史（至1950s），描述粒子及其相互作用的最好理论

粒子加速器和对称性——20世纪50年代至60年代?自20世纪50年代以来，绝大多数的粒子物理学实验都是围绕着将粒子撞击在一起而进行的。其原理很简单--将粒子加速到接近光速的速度，然后让它们碰撞。在粒子碰撞之后，分析它们是如何散开的，看看是否与理论预测一致。物理学家通过计算散射振幅（scattering amplitudes）来预测散射应该是什么样子的。散射振幅是一种概率分布，它描述了粒子在相互作用后可能处于个状态。振幅分析是量子场理论的一个必修课。
粒子加速器是一种设备，可以将粒子加速到散射实验所需的高能量。在20世纪50年代，粒子加速器和气泡室（bubble chambers）有了一个显著的改进。在20世纪40年代末，物理学家通常用同步加速器来做这个实验。同步加速器是一种用磁场加速粒子的加速器。随着粒子能量的增加，磁场的强度也随之增加以跟上它。
磁场强度需要随着粒子速度的增加而增加，并使其保持在一个圆形的形状。否则，粒子就会偏离方向。
同步加速器在20世纪40年代末被用来加速电子，让电子接近光速通常要容易得多（相比于质子而言）。所需的能量通常在1 GeV左右。在同步加速器中加速质子直到1952年才获得成功，质子同步加速器的进一步发展能够产生能量E≥MeV 。
20世纪50年代是黄金的十年，在此期间发现了几十种粒子，其中大部分与强相互作用有关。这些粒子主要是强子。强子是一种由夸克组成的粒子，这是一种我们将在后面谈论的基本粒子。质子和中子是强子，但还有其他例子，如介子。
物理学家当时并没有认真对待夸克的概念。夸克是一种基本粒子，通过强相互作用而聚集在一起，强相互作用力的载体是胶子。在量子色动力学中有一个关于夸克及其相互作用的理论。

上面的图是一个质子。它是由两个 \"上 \"夸克和一个 \"下 \"夸克组成。夸克被强相互作用载体——胶子固定在一起。

强子被分为两种不同的类型，取决于它们由多少个夸克组成。有两个夸克的强子被称为介子，而有三个夸克的强子被称为强子。你可能知道的强子是质子和中子，它们都由三个夸克组成。我们在前面的文章中讨论过的π介子，它是一种介子。
走进奇异原子世界，它为何能引发新的物理学，甚至促使能源突破？

有一些特定类型的属性与粒子相关联，我们通常会将这些特性与粒子联系起来。其中一个特征，电荷，是我们熟悉的东西。质子有一个正电荷，而电子有一个负电荷。电荷的概念很重要，因为它在相互作用过程中保持不变。
随着新粒子被发现，物理学家推测可能还有其他类型的电荷存在。其中一个种是奇异性（strangeness），它在衰变中发挥作用。奇异性是一种电荷，当物体在强相互作用下相互作用时守恒。
此外，还有一种被称为 \"奇偶性 \"的属性，大致上是指对粒子的方向进行编码。事实证明，与电磁和强相互作用不同，奇偶性在弱相互作用下是不守恒的。在吴健雄等的实验中，发现钴的β衰变改变了方向。这表明，奇偶性并不是大家曾经认为的自然界的基本对称性。
20世纪60年代的对称性?物理理论的对称性是如何与电荷等守恒量紧密相连的？通常情况下，一个物理理论都有一个相关的对称群。例如，在量子电动力学（支配电磁力的理论）中，我们有一个被数学家称为 \"U（1）对称\"的对称结构，由光子介导。