组成世界的基本粒子是什么？基本粒子间的相互作用规律是什么？作为人类科学史上最古老的学科之一，粒子物理学一直在尝试解答这些问题。2019年3月21日，核物理与核技术国家重点实验室主任、物理学院院长高原宁教授梳理了粒子发现简史的“农业时代”“工业时代”和“信息时代”，从强子、夸克模型、量子色动力学、双粲重子、四夸克态和五夸克态等方面介绍了粒子物理学的发展历程。

高原宁主讲才斋讲堂第174讲

高原宁从化学元素周期表出发回顾了强子家族的发现过程。在量子力学和电磁理论的支持下，科学家发现基本粒子间具有简单的相互作用，但是元素间的相互作用十分复杂，由此发现由质子和中子组成的原子核是可分的。为了观测带电粒子与物质的相互作用，科学家相继引入“云室”“核乳胶”“气泡室”“加速器”与计算机等技术和设备进行实验，由此发现了强子这一新“元素”。

讲座现场

高原宁讲解了夸克模型和量子色动力学。借助原子光谱和塞曼效应，盖尔曼和兹韦格在1964年提出了夸克模型。该模型给出了强子的分类方式，但并没有给出夸克间的相互作用规律，自旋统计也存在一定问题；夸克间色荷的相互作用由八种色胶子传递，很多迹象支持量子色动力学是强作用的基本理论，该理论描述了夸克间的相互作用，而夸克禁闭未被严格证明。

现场提问

高原宁讲述了双粲重子的发现以及四夸克态和五夸克态的故事，并就同学提出的问题进行了耐心的解答。LHCb是大型强子对撞机上的实验之一，由16个国家的73个单位组成，该实验室于2017年7月6日宣布发现双粲重子，LHCb国际合作中国组由此获得了2017年度中国科学十大进展；基于四夸克态发现的启示，2014年底清华组发现了奇特结构，经达利兹图分析，确认是“被遗弃的”五夸克态信号，由此发现五夸克粒子，荣获英国物理学会Physics World 2015年度十项“重大突破”和美国物理学会Physics 2015年度八项“重要成果”奖项。