学术启航 | Office hour第一期

 第一期｜总第119期

Office Hour |  王健

引言

时间：2026年3月6日

地点：知新楼C座二楼玻璃房

主讲人：王健

3月6日，本学期第一期office hour（office hour系列总第119期）于16：20在知新楼C座教职工之家举行。本次活动邀请到了王健教授。在交流中，王老师首先介绍自己并分享了自己的研究方向，然后就同学们所提到的学术前沿等问题进行了讲解与分享。

在研究方向上，王老师聚焦于粒子物理理论，核心是探究物质最基本的组成单元及其相互作用，特别是通过高能对撞实验来揭示原子核内部结构及新粒子。他指出，这种探测的本质受到原理限制：传统显微镜依赖光成像，但光本身是研究对象而非工具；当探测尺度达到原子核量级时，所需光子的波长极短、能量极高，远超X光、伽马光的能力范围，因此无法直接“看见”，必须改用更短德布罗意波长的粒子。

王老师深入介绍了当前粒子物理的前沿方向——希格斯玻色子，其研究主要通过高能对撞实验展开。

高能对撞实验的机制是利用加速器将质子等粒子加速至接近光速后对撞，模拟宇宙早期的极端能量条件；碰撞瞬间释放巨大能量，在时空一点“无中生有”式地产生新粒子，其存在通过探测器记录的“烟花”式事例分布间接验证。

大型强子对撞机便是这一机制的重要实践，它位于瑞士-法国边境，周长27公里，需要超导磁体、液氮低温、超高真空等复杂工程支撑，用于捕捉高能粒子产物并重建其质量、动量等参数。LHC最重大的成果便是2012年在5σ置信度下发现质量约126.5 GeV的新粒子，即希格斯玻色子；它是粒子物理标准模型的最后一块拼图，解释了基本粒子的质量起源。2013年，彼得·希格斯因此获得诺贝尔物理学奖。

王老师特别强调，杨振宁与李政道在1954年提出的杨-米尔斯规范场理论，构成了粒子物理标准模型的数学基础；希格斯机制正是在此框架上发展而来，体现了中国人对现代物理学的根本性贡献。

尽管高能对撞实验已取得诸多突破，当前前沿仍面临着暗物质这一重大挑战。星系旋转曲线、引力透镜、宇宙微波背景辐射（CMB）等多重观测证据表明，可见物质仅占宇宙总质能的约5%，剩余约27%为不发光、不参与电磁相互作用的“暗物质”；其粒子属性仍是未解之谜，可能在更高能对撞中被发现。

王老师指出，要始终遵循着理论与实验协同演进的模式：理论并非被动等待实验，而是主动预测与实验数据反复比对、约束参数、缩小搜索窗口。