导语

  

    世界顶尖物理实验室CERN科学家为你解读粒子物理的前世今生，北京大学物理学院教授钱思进倾情翻译！打破粒子物理的高冷面具，硬核知识配上精彩比喻，每个人都能读懂的粒子物理简史。“如果所有的物质都是由乐高砖块制成的，基本粒子就是乐高砖块的样子”“这个场的‘花’抓着粒子们的脚，他们再不能自由行动了”……从物质的构成到标准模型等硬核知识点，遇上精彩比喻，科普扫盲不能再配哦！全彩四色印刷，重点一目了然，同时满足不同读者需求。蓝色内容为专业内容，物理爱好者可作延伸资料阅读。物理小白可直接忽略，不影响上下文理解。

内容提要

  

    宇宙95％的部分，至今仍是个巨大的谜团，但在CERN工作的科学家们却不这么想。对他们来说，宇宙不是未知，而是未来的知识宝库。位于瑞士的CERN，是世界DJ粒子物理实验室，无数重大科学成就在此实现。尽管CERN设有定期开放日，但外人仍鲜有机会一窥全貌。作者宝琳。加尼翁博士，在CERN工作长达19年，这次她将带领读者实地走访位于地底100米深处的实验室。
    从诗意的粒子到壮美的宇宙，物理学家如何在其间探索物质的奥秘？为什么希格斯玻色子的发现那么重要？为什么发现它如此艰难？CERN又是怎么发现它的？粒子物理学未来将向何处发展？还有什么新发现值得人们期待？都能在本书中找到答案。

    从加速器到宇宙学，宝琳.加尼翁向读者详细而全面地展示了科学家眼中的自然界。如果你想知道粒子物理学家们是如何工作和思考的，这本书是不错的开始。
    ——肖恩·卡罗尔，《寻找希格斯粒子》作者
    本书以CERN内部科学家视角出发所呈现出的有趣内容，特别是其中对大型强子对撞机使用方式的洞察，是我在其他地方从未见过的。
    ——布赖恩·克莱格，《科技新时代》美国版期刊撰稿人
    宝琳.加尼翁在书中展现了CERN精彩的科学探险。这次探险证实了希格斯玻色子的存在，并且预言了，揭开暗物质之谜或反物质的消失等几个重大谜团，将会带来的物理学革命。
    ——宝琳·格拉韦尔，蒙特利尔LeDevoir报纸科学撰稿人
    我对本书感到深深地着迷，你也应该读一读，每个人都能读懂。加尼翁女士很擅长用通俗的语言和图像解释极其复杂的概念和现象。
    ——凯瑟琳·佩林，加拿大广播电台MédiumLarge主持人
    宝琳.加尼翁在粒子物理领域非常专业，这本书证明了这一点。对于粒子物理学在当今所处的位置，本书做了非常全面的介绍。作者使用了丰富多彩的比喻，让复杂的概念清楚易懂。Z重要的是，作者让读者一瞥CERN内部的运作方式，并详细描述了其庞大的国际合作组是如何获得新的发现的。本书的出现不负众望。如果你想要了解大型强子对撞机的第二运行周期，那么就必须及时阅读这本书。
    ——利奥妮·穆克，《自然》杂志高级编辑
    在大型强子对撞机对希格斯玻色子进行为期两年的搜索期间，宝琳.加尼翁博士的博客是大众获取信息的关键来源，它让不理解专业术语的普通人也可以跟踪整个发现过程。如果想要理解希格斯玻色子的发现如何重要，以及未来可以从大型强子对撞机发现什么，这本书将是必不可少的读物。
    ——罗伯特·埃文斯，路透社前驻日内瓦记者
    强烈推荐本书。这是一本很棒的大众入门读物，尤其是它的写作角度——一种令人惊讶的、受欢迎的女权主义视角。
    ——《泰晤士高等教育》

章节摘要
引言
第1章  物质是由什么构成的？
第2章  希格斯玻色子是怎么一回事呢？
第3章  加速器和探测器：基本的工具
第4章  希格斯玻色子的发现
第5章  宇宙中黑暗的一面
第6章  超越标准模型，邀请超对称理论来救援
第7章  基础研究能给我们什么好处？
第8章  CERN的实验：独一无二的管理和合作模式
第9章  物理研究中的多元化
第10章  下一个重大发现将可能是什么？
附录A  在欧洲核子中心工作的101个国家（或地区）的人员中女性所占的百分比
附录B  米列娃·马利奇·爱因斯坦的地位和角色
致谢

前言

  

    你们中的很多人可能已经听说过2012年希格斯玻色子的发现和欧洲核子中心（CERN，即欧洲粒子物理实验室）的大型强子对撞机（LHC）。但是我们现在处在什么阶段？粒子物理学的下一个挑战是什么？下一个重大发现可能是什么？如果你希望更好地理解构成我们周围万物的粒子是什么东西，了解基础研究是如何进行的，并弄清楚现在粒子物理学的状况，请继续读下去。
    这是一本为非专业人士撰写的图书，尽可能使用简单的术语。更专业一些的读者也会在这里找到“全局视角”，而它常常在人们开始专门的研究后就被不幸地忽略了。本书旨在用普通人能够理解的、更接地气的方式解释粒子物理学引人入胜的世界，而不必让数学或过于详细的解释模糊了主题。有一些好奇心应该足够了，阅读本书并不需要超出高中水平的高等数学或科学概念的预备知识。
    这本书为了保留要点，省略了几个历史节点和数学细节。我们物理学家往往倾向于用绝对正确的嗜好来模糊主题，但这本书恰恰相反。虽然这本书在科学上是正确的，但它的目的是接地气，里面既没有公式也没有复杂的计算。任何拥有最基本兴趣的人都可以读完它而不至于过多地陷入困境，了解到那些诱发了成千上万个从事这类研究的科学家的激情。
    然而，我也不想亏欠那些喜欢刨根问底的读者，因此在书中提供了他们可以期待的详细信息。这些细节已被收集到正文之中的文本框里，以减少那些主要想了解全景概貌的读者的阅读量。市场上还有几本更专业的书，可以让热心读者更深入地阅读。如果你是一个好奇的人，只是想知道你纳税的一部分是如何用于资助科学研究的，这本书就是为你准备的。你也可以从粒子物理研究中获得的非凡的知识中受益。如果你认为，更好地理解我们周围的世界而产生的愉快，还不足以证明为研究投入的巨额资金是合理的，书中将有一整章探讨基础研究带来的深刻的经济和社会影响。
    在阅读此书时，如果觉得某一段似乎太难了一点儿，请继续读下去，或者跳到下一节；在读书的过程中，复杂的程度并不会增加。从本质上说，每一章的阅读都可以独立于其他章节。所以如果你有一点儿失落（这有时候可能发生），请放心：所有的章节都以一个简短的总结结尾，在那里会再次概括该章最重要的信息。这些摘要将允许你跳过某一节甚至一整章来迎合你的口味。我希望通过这样的安排，每个人都能找到他或她所需要的东西——不论他们是在寻找新知识的好奇的退休人员，还是渴望开阔眼界的学生，又或者是我的亲朋好友和他们的邻居们。
    这本书首先解释了粒子物理学的目标和对基本粒子世界的描述。然后，我们会进入这个主题的中心，去发现希格斯玻色子的性质和它发挥的独特作用。我们将看到LHC上的基本粒子是如何产生的，物理学家们是如何探测它们的。再然后，我们将前进一大步，从无穷小到无穷大，认识到目前粒子物理学中所有的知识不过只解释了整个宇宙内容的5%，其他的一切都有待发现。这表明另一个更广泛和更包容的理论不久就可能会取代目前的标准模型。
    粒子物理实验的成功依靠的是一种独特的管理方式，每个实验的管理团队，按照预先约定的机制来协调各种活动，而不是把领导的观点和命令强加给人们。因此，来自几十个不同国家的成千上万的科学家们从事着高度自治的工作，没有命令或直接的监督，仅仅通过共同的目标团结在一起：去发现物质世界是如何运转的。多样性意味着创造力，尽管已经在多样性发展方面颇有进展，但是粒子物理学仍然可以通过欢迎更多不同的性别、性取向、人种和体能的人们去争取更丰硕的成果。
    这本书以不久的将来作为结尾，并探讨未来10年或20年内粒子物理学的下一批重大发现。我们很可能处在一场巨大的科学革命的边缘，我希望我的书能帮你避免被甩在后面。你也可以从书中发现希格斯玻色子是怎么一回事，以及更好地理解当今物理学中的一些关键问题的其他重要课题。