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牛頓 四種粒子，四種人生

牛頓 四種粒子，四種人生
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在太陽的核心，核聚變會創造出大量的光子。從核心到太陽表面的路途中，光子會不斷地撞上電子和質子。直到幾十萬年后，它們才有機會離開太陽表面，直奔地球。
雖然我們每天都能感受到陽光的溫暖，但很少有人會去思考，光是什么？直到17世紀，牛頓在一間屋子里，設法將來自太陽的光穿過棱鏡。牛頓發現，過去人們所認為的白光，實際上是可以分解成不同顏色的光，從而揭開了光的五彩斑斕的一面。自牛頓的時代起，更多的人也開始思考光的本質究竟是什么。
馬克·麥考林的紅外人生
今天，在許多人的努力下，我們知道光不僅是由粒子，即光子組成的，它同時也是一種波。而牛頓所觀測到的可見光，實際上只是整個電磁波譜的一部分。肉眼看不見的光還包括伽馬射線、X射線、紫外線等等。
宇宙中有許多不同的物體，它們會釋放出不同波長的光。馬克·麥考林是歐洲航天局科學與探索高級顧問，他最感興趣的是電磁波譜中的紅外波段。通過紅外望遠鏡，他看到了許多光學波段無法看到的靚麗風景。
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圖片來源：《成為科學家》
王貽芳與幽靈粒子
【 牛頓|四種粒子，四種人生】事實上，太陽核心的核聚變不僅會產生光子，也會產生大量的另一種粒子——中微子。但與光子不同的是，中微子可以毫無阻礙地飛出核心直抵太陽表面，這是因為它們幾乎不與物質相互作用。在我們的日常生活中，每秒都有難以計數的太陽中微子在穿過我們的身體，只是我們毫無察覺。
中微子與光子、電子一樣，都屬于基本粒子。為了描述基本粒子間的相互作用，上個世紀70年代，物理學家發展了粒子物理學的標準模型。盡管標準模型在過去獲得了極大的成功，但它并不完備，有許多問題是它無法解釋的。而通過中微子實驗，物理學家或許就能發現突破標準模型的線索。
在所有中微子“捕手”中，中國科學院院士王貽芳非常具有代表性。因為他領導的團隊發現了中微子的第三種振蕩模式。
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圖片來源：《成為科學家》
麗莎·蘭道爾的維度之旅
標準模型的另一個問題是，它只描述了自然界中的三種基本力，即電磁力、弱力、強力，而并沒有囊括引力。引力是我們每天都會體驗到、也最熟悉的基本力。在弱引力場的環境下，我們只需要應用牛頓的萬有引力定律；但當在一些極端引力的環境下，我們就需要愛因斯坦的廣義相對論。廣義相對論告訴我們引力是時空彎曲的結果，并且預言了引力波、黑洞等其他奇妙的現象。盡管如此，我們對引力仍不夠了解。
一個令物理學家困惑的問題是，相比于其他三種基本力，為什么引力那么微弱？哈佛大學的終身教授麗莎·蘭道爾認為答案或許就隱藏在額外維度中。我們生活在一個三維空間+一維時間的四維時空之中，但這并不代表就不存在更多的維度。額外維度理論預言了一種粒子，被稱為卡魯扎-克萊因粒子（KK粒子）。物理學家將希望寄托于對撞機，希望能夠通過將高能粒子對撞產生這種假想粒子，從而在實驗上證明額外維度理論。
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