高能物理研究现状 - 高能物理研究物质最深层次结构 是分子 原子 原子核研究的自然发展与深化[1] - 目前可观测到的最小尺寸为约10米 通过加速器提高能量减小波长实现[2] - 标准模型描述基本粒子间相互作用与转化 共获得约30个诺贝尔科学奖[3] 粒子物理发展挑战与机遇 - 标准模型无法解释暗物质 暗能量及物质-反物质不对称性等重大科学问题[4] - 实验发现中微子有质量等与标准模型不符现象[4] - 中国在高能物理领域取得多项突破 包括北京正负电子对撞机对大亚湾中微子实验[4] 未来研究方向 - 需要突破现有框架探索新的物理规律[4] - 在太空 地下 加速器或中微子设施中寻找暗物质 反物质 中微子等新物理现象[4] - 加速器是解决上述问题的最主要手段[5] 中国高能物理技术路线 - 2012年确定最佳技术路线：先建设环形正负电子对撞机 后升级质子对撞实现隧道资源高效复用[5] - 设备国产化率达95%以上 在许多概念和技术上实现全球引领[5] - 对撞机技术催生同步辐射光源和自由电子激光等关键技术[5] 科技创新全链条 - 科学领先是技术主导的前提 否则核心技术将受制于人[6] - 必须勇于承担前沿探索风险才能打通并掌控科技创新全链条[6] - 粒子物理是人类文明标志性成就 中国正从一席之地走向全面领先[7]

反物质基本概念 - 反物质是物质的"镜像"，每种粒子都有对应的反粒子，质量相同但电荷等性质相反 [2] - 反物质与普通物质相遇时会相互湮灭并释放能量，这是其最引人瞩目的特性 [2] - 反物质的发现始于1928年保罗·狄拉克预言正电子，1932年卡尔·安德森首次观测到正电子 [3] - 1955年科学家首次人工产生反质子，2024年中国科学家观测到最重的反物质超核反超氢-4 [3] 反物质研究目标 - 目标一：解决"重子不对称问题"，探索为何宇宙中物质占主导地位 [4] - 目标二：测试物理定律对反物质的适用性，验证广义相对论在反物质上的有效性 [5][6] - 目标三：通过反物质研究探索暗物质，观测到的反物质超出可能源于暗物质湮灭 [7] 反物质应用领域 - 医学成像技术PET利用正电子与电子湮灭释放的光子进行高精度成像 [8] - 反质子细胞实验ACE显示反质子可更高效摧毁癌细胞并减少对健康细胞的伤害 [9] - 反物质作为能源潜力巨大，能量密度是化石燃料的10亿倍，核电站的1000倍 [10] - 反物质火箭引擎理论推力可达普通火箭千万倍，可能实现光速15%的星际旅行速度 [10] 反物质现状与挑战 - 实验室制造反物质数量极少，欧洲核子研究中心年产反质子仅十亿分之一克量级 [11] - 制造1克反物质需消耗全球四万年电力，成本超6000万亿美元 [11] - 储存反物质需"磁瓶"技术，目前效率和稳定性极低 [11]