11.1：《粒子物理学和宇宙学前奏》

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Nov 1, 2022
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- 11: 粒子物理学和宇宙学
- 11.2：粒子物理学概论

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在本文的开头，我们讨论了物理学所涵盖的广泛尺度，从最小的粒子到尽可能大的尺度——宇宙本身。在最后一章中，我们将探讨这些极端规模的一些研究前沿。粒子物理学涉及物质的最基本组成部分以及将它们凝聚在一起的力。宇宙学是研究居住在我们宇宙中的恒星、星系和银河结构，以及它们过去的历史和未来的演变。

大型强子对撞机上的 ATLAS 探测器的照片 — 图 $\PageIndex{1}$ ：大型强子对撞机（LHC）位于瑞士和法国边境地下 150 多米（500 英尺）处，靠近瑞士日内瓦。大型强子对撞机是有史以来为测试我们对基本粒子相互作用的理解而开发的最强大的机器。这里显示的是ATLAS探测器，它有助于识别碰撞中形成的新粒子。（来源：欧洲核子研究组织马克西米利安·布莱斯对作品的修改）

这两个物理学领域并不像你想象的那样脱节。对基本粒子的研究需要巨大的能量才能产生孤立的粒子，涉及人类有史以来建造的一些最大的机器。但是如此高的能量存在于宇宙的最早阶段，而我们今天看到的周围宇宙在一定程度上是由当时产生的基本粒子的本质和相互作用塑造的。请记住，粒子物理学和宇宙学都是当前密集研究的领域，受到物理学家（以及科幻小说作家）的大量猜测。在本章中，我们将尝试根据观察证据的推断来强调已知的内容，并找出被猜测但仍未得到证实的想法。