1. 基礎科學有大發現:美國費米實驗室,疑似發現超越理論的新物理
2021年4月7日, 美國的費米科學實驗室公布了他們有關繆子反常磁距測量的第一批實驗數據 ,根據數據顯示, 他們將繆子反常磁距的實驗數據與理論預測的偏差,提高到了前所未有的4.2σ,而這一精度,則可能預示著新物理的出現 。所以這對於基礎科學來說,將是一個無比震驚的消息。
現在我們的基礎科學是基於愛因斯坦的廣義相對論和粒子物理的標准模型 ,廣義相對論可以帶領我們了解宇宙大尺度的宏觀現象,而標准模型,則描述的是微觀層面的粒子世界!在這兩大基石的加持下,我們對宇宙的本質,便逐漸有了更加清晰的了解,像中子星、黑洞這些極端天體的發現,以及量子糾纏這樣鬼魅般的量子現象,這些都是我們基於兩大基石,對世界本質的認識!
然而隨著 探索 的逐漸加深,兩大基石也逐漸出現了不足 。像暗物質和暗能量,它們就是凌駕於如今的理論之外,還有正反物質對稱破缺、引力量子化以及黑洞內部這些,它們一個個就像一道壁壘,擋住了我們前進的步伐,而要想通過這些壁壘, 我們則須要一套全新的物理理論!
可是在突破的進程中呢,我們卻遇到了困難!
因為,標准模型太強大了!它的預測幾乎解釋了目前我們所有的實驗數據,也就是說,我們所做的實驗,幾乎都是在標准模型的預測之內,所以這就導致了, 我們無法得到超越標准模型之外的數據,所以也就無法觸及到全新的物理機制!
那這個要怎麼辦呢?
一個,要麼是建造更加強大的實驗設備(比如能量更高的對撞機),利用強大的設備,去尋找超越標准模型之外的數據!再一個,就是在已有的設備中,繼續做實驗,尋找那不可能的機會!
建造更加強大的設備,是個不易之事!且不說巨額花費以及人力,光就建造之前,反對的聲音,就先是一個很大的阻礙。所以要想利用強大的設備,就目前來看,還很渺茫!
所以,在沒有強大的設備之前,現在我們只能在已有的設備中,尋找這個超越標准模型的奇跡。
這個,便是這次研究所做的事!
在標准模型中,總共存在著62種基本粒子,它們被分為了兩大類,即 費米子和玻色子 ! 費米子是組成物質結構的一種基本粒子 ,是它們構造了我們的世界! 而玻色子則是傳遞四種相互作用力的一種粒子!
費米子呢,包含輕子和誇克兩類 ,輕子有電子和中微子,而誇克則有上誇克和下誇克,輕子和誇克能量的不同,則存在3個世代!
1代最穩定,所以構成世界物質的粒子,也都是由這一代完成。而2代和3代,是極不穩定的一類,它們誕生之後,存活的時間不長,往往會衰變為較輕一類。而繆子則是處於2代,比電子能量高的一類輕子,所以有時也稱它為重電子!在除過質量之外呢,它有著和電子幾乎相同的物理性質,像相同的電荷以及相同的自旋!
根據標准模型的描述, 基本粒子都具有自旋,那麼具有電荷的粒子則存在磁距 ,所以像電子和繆子這樣的粒子,它們就存在著內稟磁距,而存在磁距,則就意味著,當它們在磁場中運動時,會存在進動,就像陀螺那樣的擺動!進動頻率的大小則是由磁距的大小決定,所以通過測量這個進動頻率的大小便可確定其磁距!
可當實際測量時,你會發現, 實驗數據與理論預測不符,它們存在偏差!這個便是反常磁矩 ,而對這一偏離的現象,標准模型則給出了完美的解釋:
比如電子的磁矩在考慮了量子效應之後,其g因子的理論預測是為2.002319304362,而實驗測定的值則為2.002319304361,兩個數值在小數點後11位,都是相等,所以足見標准模型強大的恐怖。
但在大約20年前呢,當我們去測量繆子的反常磁矩時,卻驚奇的發現:標准模型的預測值和實驗值卻出現了偏差 ,雖然這個偏差很小,還不足以達到科學界5倍標准方差的認定標准,但這卻讓科學家看到了新物理出現的跡象, 偏離標准模型的反常磁矩,說明它的背後,存在著標准模型無法解釋的物理機制,而這個物理機制,便是我們苦苦尋找的全新物理!
所以繆子,也便成為了尋找新物理的探針!
所以之後呢,科學界便開始了精確測量繆子反常磁矩的路程!
自2017年開始,費米實驗室便開始了對繆子反常磁矩的精確測量,在測量的4年之後,第一批實驗數據是於2021年4月7日被公布,從公布的數據來看,理論計算g因子的結果是2.00233183620(86),而實驗測量的結果是2.00233184080(82),
這兩個數值,從小數點第8位開始,便出現了不同!
這個精度,使得偏差達到了前所未有的4.2σ,雖然還未達到5的證認標准,但卻已足夠令科學界為之瘋狂
在這個已有幾十年沒有重大發現的基礎物理中,它就像一縷甘泉,讓我們即將乾枯的科學看到了曙光!雖然現在我們還無法知道這個新物理是什麼,但只要觸及到,我們終歸會了解!
2. 基礎研究有哪些
基礎研究是指為了揭示自然界或人類社會現象的規律而進行的研究。基礎研究可以分為自然科學基礎研究和社會科學基礎研究兩大類。
深圳 基地研究
基礎研究在科學發展中扮演著重要的角色。它為應用研究提供了理凱猜論基礎和創新思路,為人類社會的科學技術進步和文明發展提供了支持和推動。
1. 基礎研究在科學發展中的重要並橘性,其成果可以應用於工程技術、醫學、環保等領域。
2. 科學研究需要保持一定的自由度和開放性,為創新提供空間,避免僅顧及經濟效益而忽略了更長遠的發展。
3. 科學間的跨學科交流和合作十分重要,可以探索各學科之間的相互關系,為跨學科的研究提供支持。
3. 下列哪些屬於基礎前沿研究的重大科學問題
屬於基礎前沿研究的重大科學問題是:宇宙演化、物質結構、生命起源、意識本質。
基礎研究是為了獲得關於現象和可觀察事實的基本原理的新知識(揭示客觀事物的本質、運動規律,獲得新發現、新學說)而進行的實驗性或理論性研究,它不以任何專門或特定的應用或使用為目的。其成果以科學論文和科學著作為主要形式。用來反映知識的原始創新能力。
基礎科學研究的重要性就體現在它對整個科學領域的影響,一個國家有影響力的基礎研究成果越多,這個國家的基礎科學水平就越高。
(3)基礎科學都有哪些發現擴展閱讀
基礎科學研究得的特徵:
1、有一定的規律性,反映了自然界的基本規律。
2、不能直接應用到實際中,但是它是解決實際問題的基本原理,比如牛頓力學並不能教你怎麼蓋房子,這是土木工程需要解決的問題,但是牛頓力學是土木工程的基礎。
3、基礎科學內部還有層次性,比如很多領域里雖然有獨有的基礎研究,但是都離不開數學,所以數學在基礎研究里更為基礎。
4. 基本科學知識的內容有哪些
包括太空探索、生物觀園、科學歷史、地球故事、奇人奇事、生命科學、科技生活、相關下載、UFO、軍事科技、科幻世界、數碼家電、健康飲食 、科普學術等知識。科學知識是對客觀世界的如實反映。
科學,指的就是分科而學,後指將各種知識通過細化分類(如數學、物理、化學等)研究,形成逐漸完整的知識體系。它是關於探索自然規律的學問,是人類探索研究感悟宇宙萬物變化規律的知識體系的總稱。
(4)基礎科學都有哪些發現擴展閱讀
科學特徵
1、對象化:具體情況具體分析,以問題為導向,並以對象化之物(即所取)為研究對象,再 依據定量化尋求物量間的規律,由此建 構理論體系。
2、開放、真實可查證、理性客觀、中立、無邊界:從事科學研究不以「神」、「鬼」、「仙佛」、「上帝」為前提(一些科學家仍會信仰宗教,"科學"本身是理性思維的結果。),
重事實講道理,一切以客觀事實的觀察為基礎,探尋現象背後的原因,揭示現象發生或變化的內在規律, 通過證據,依據理性和邏輯推導出結論,通常科學家會設計實驗並控制各種變因來保證實驗的准確性及解釋理論的能力。
3、實踐性、普遍必然性、離言性與語言描述辯證統一:科學理論來自於實踐,也必須回到實踐,它必須能夠解釋其適用范圍內的已知的所有事實,通過實驗檢驗。
4、存在一個適用范圍:也就是說可以不是放之四海皆準的絕對真理。例如:廣義相對論在微觀世界失效,量子理論在宏觀世界失效。不過科學家們仍然努力尋找與探索是否有某種理論可以囊括所有自然現象(至少在物理界,將相對論與量子力學合並是一至少延續數十年的野心。)。
5、獨立思考和判斷,不迷信書和權威:獨立思考、獨立判斷。不迷信書、權勢巨頭是尋求真理所需的品格。
6、可錯性、可證偽:這是來自卡爾·波普爾的觀點,人類其實無法知道一門學問里的理論是否一定正確,若這門學問有部份錯誤時,人們可以嚴謹明確的證明這部分的錯誤,的確是錯的,那這門學問就算是合乎科學的學問。
7、臨時性,不確定性:科學的核心是不確定性,解釋一個現象的科學學說是臨時的,需要越來越多的證據,所以永遠是統計性質的,只有起點,沒有終點。