基本粒子(四种粒子，四种生命)

在太阳的核心，核聚变会产生大量的光子。在从太阳核心到表面的途中，光子会不断撞击电子和质子。直到几十万年后，他们才有机会离开太阳表面，直奔地球。

虽然我们每天都能感受到阳光的温暖，却很少有人去思考。什么是光？直到17世纪，牛顿在一个房间里，试图让太阳光穿过棱镜。牛顿发现，人们过去认为是白光的东西，其实可以分解成不同的颜色，从而揭示了光多彩的一面。从牛顿时代开始，更多的人开始思考光的本质是什么。

马克·麦考林的红外线生活

今天，在很多人的努力下，我们知道光不仅仅是由粒子即光子组成的，它还是一种波。牛顿观测到的可见光其实只是整个电磁波谱的一部分。不可见光还包括伽马射线、X射线、紫外线等等。

宇宙中有许多不同的物体，它们会释放不同波长的光。马克·麦考林是欧洲航天局科学与探索高级顾问。他对电磁波谱中的红外波段最感兴趣。通过红外望远镜，他看到了许多在光学波段看不到的美景。

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王与幽灵粒子

事实上，太阳核心的核聚变不仅会产生光子，还会产生大量的其他粒子——中微子。但与光子不同的是，中微子可以不受阻碍地飞出核心到达太阳表面，因为它们几乎不与物质发生相互作用。在我们的日常生活中，每秒钟都有无数的太阳中微子穿过我们的身体，而我们却浑然不觉。

中微子和光子、电子一样，都是基本粒子。为了描述基本粒子之间的相互作用，在20世纪70年代，物理学家发展了粒子物理的标准模型。虽然标准模型在过去取得了巨大的成功，但它并不完整，有许多它无法解释的问题。通过中微子实验，物理学家可能找到突破标准模型的线索。

在所有的中微子捕捉器中，中科院院士王很有代表性。因为他的团队发现了中微子的第三种振荡模式。

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丽莎·兰道尔的次元之旅

该模型的另一个问题是，它只描述了自然界中的三种基本力，即电磁力、弱力和强力，而不包括重力。重力是我们每天都要经历的，也是最熟悉的基本力。在弱引力场中，我们只需要应用牛顿的万有引力定律；但是在一些极端重力条件下，我们需要爱因斯坦的广义相对论。广义相对论告诉我们，引力是时间空弯曲的结果，并预言了引力波、黑洞等奇妙现象。尽管如此，我们对引力的了解仍然不够。

困扰物理学家的一个问题是，为什么引力与其他三种基本力相比如此微弱？哈佛大学终身教授丽莎·兰道尔(Lisa Landauer)认为答案可能隐藏在一个额外的维度中。我们生活在三维空和一维时间之间的四维时间空，但这并不意味着不再有维度。额外维度理论预言了一种粒子，叫做卡鲁扎-克莱恩粒子(KK粒子)。物理学家把希望寄托在对撞机上，希望这种假想的粒子可以由高能粒子对撞产生，从而在实验上证明额外维度理论。

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探索宇宙黑暗面的进展

除了对引力的研究，丽莎还提出暗物质其实是6600万年前恐龙灭绝的罪魁祸首。

上个世纪的各种天文观测表明，宇宙中应该存在大量的暗物质。但是暗物质到底是什么？至今无人知晓。它可以是一种或多种粒子。因为它不参与电磁相互作用，所以我们看不到。是标准模型无法描述的存在。

几十年来，为了寻找暗物质粒子，科学家们想尽了办法，提出了各种方法。上世纪末，中科院院士常进提出了通过高能电子和伽马射线探测寻找暗物质的新方法。2015年，长金主导的暗物质探测卫星“吴空”发射L 空，标志着属于中国的空科学时代已经到来。

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一起追逐光明

300多年前，惠更斯和牛顿就开始思考光的本质，分别提出了波动论和粒子论。100多年前，爱因斯坦颠覆了牛顿的引力概念，从而改写了我们对宇宙的认识。90多年前，泡利为了解释β衰变的能量守恒，提出了他认为找不到的中微子。50多年前，鲁宾在研究星系自转时发现星系自转速度过快，从而假设宇宙中存在暗物质，进一步验证了茨威基80多年前的猜想。正是在这些大师的思考下，我们对宇宙有了更深刻的认识，这也引发了很多革命。他们像光，照亮了一代又一代人前进的道路。

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