粒子物理学

如果你不停地把一块物质切成越来越小的碎片——把砖切成颗粒，把颗粒切成分子，把分子切成原子——最终会切到一些东西，就我们目前所知，它们再也切不开了。粒子物理学研究的，正是自然界这些最小的构件，以及让它们相互推拉、彼此结合、相互转化的那些力。它回答的是一个非常古老的问题：万物归根结底由什么构成，又是什么把它们维系在一起？

更确切地说，粒子物理学研究的是基本粒子——没有已知内部结构的对象，比如电子和夸克——以及它们如何通过少数几种基本力相互作用。由于这些粒子太小、根本看不见，物理学家便在加速器中让它们以巨大的能量相撞，在探测器里观察碎片，或者捕捉从太空飞来的粒子。整个领域也常被称为高能物理，因为要抵达最小的距离就需要最高的能量，这种联系并非偶然，而是有深刻原因的。

这之所以重要，是因为从某种真实的意义上说，粒子物理学是其他一切自然科学之下的地基：化学、材料、生物、天文，都建立在同样这一小撮粒子和力的行为之上。它目前最好的总结——标准模型——是人类建立过的检验得最精确的理论之一。但粒子物理学对自己解释不了的东西也很坦诚——它对量子层面的引力、对暗物质、对宇宙为何由物质而非反物质构成，都无话可说——所以这个领域既关乎已有的答案，也同样关乎尚未解开的问题。