宇宙大尺度观测已达到130亿光年(1光年等于光线走一年的距离,约等于十万亿公里)。但是我们没有看到宇宙的“边”,宇宙往大的方向延伸是无限的!
宇宙小尺度观测,已经可以看到千万万亿分之一厘米(10-19厘米),也没寻到“头”,还可往小走。宇宙往小的方向延伸也是无限的。
最微小的粒子与最大的宇宙,即微观和宏观世界的两个前沿研究逐步结合在一起。微观世界的研究成果很多已经用于研究宇宙早期的形成与发展过程,如:为什么宇宙中只有物质而没有反物质可以用CP破坏机制来解释。宇宙中的暗物质和暗能量到底是什么,也需要粒子物理去解释。
很多新兴交叉学科出现了,如粒子天体物理、粒子宇宙学、中微子天体物理等等。粒子物理学在2006年被美国国家高能物理顾问专家组重 新定义为“物质、能量、时间和空间的科学”,非常准确,反映了学科交叉的时代特征。
粒子物理面临十大问题悬而未解:
(1)是否存在未发现的自然规律,如新的对称性和新的物理规律?
(2)是否存在额外维空间?
(3)能否把自然界所有的力统一为一种力?
(4)为什么存在如此多的种类不同的粒子?
(5)为什么夸克和轻子只有三代?粒子质量的起源是什麽?
(6)什么是暗物质?如何在实验室中产生它?
(7)什么是暗能量?
(8)中微子能给我们什么启示?它如此微小的质量及其在宇宙演化中的作用实在是个谜。
(9)宇宙是如何形成的?如果宇宙大爆炸理论是对的,那么大爆炸之前是什么?
(10)为什么今天宇宙中只有物质而没有反物质? |