1700953083
1700953084
模型是一种从已知事实出发，创造出说服力与综合性更强的理论的推断方法 。它们是各种提案的组合，一旦实验允许我们深入到更小尺度或者更高能量上，我们就可以检验它们的基本假设和预测，它们则可能会、也可能不会被证明正确。
1700953085
1700953086
请记住“理论”与“模型”是不同的。“理论”这个词，我指的不是粗略猜测——比如更常见的口头用语。已知粒子与它们遵从的已知物理定律是一个理论的组成部分，它是一个定义良好的元素与原理的集合，有法则和方程来预测元素之间如何相互作用。
1700953087
1700953088
即使我们完全理解了一种理论与它的启示，同一理论也还可以有不同的应用，而这些应用在真实世界中会有不同的物理后果。模型是一种抽样这些可能性的方法。我们将已知的物理原理和元素结合成为一个描述现实的备选者。
1700953089
1700953090
如果你将理论想象成幻灯片模版，那么模型就是你特定的演讲报告。理论允许连续的动画模拟，但模型只包含你需要用来概述你要点的部分。理论会给出标题与要点，而模型包含刚好你需要传达以及你期望能很好地应用到手边的任务。
1700953091
1700953092
物理中建模的本质已经随着物理学家试图解答的问题不同而发生变化。物理总是试图从最小数目的假设预测大量物理量，但那不意味着我们可以立即确定最基本的理论。物理学的进展常常发生在对所有事物最基本层面的理解获得之前。
1700953093
1700953094
19世纪，物理学家理解了温度与压力的定义，并将它们应用于热力学和引擎设计中，远早于人们能够从更基本的大量原子分子随机运动的微观角度来诠释这些想法。20世纪初期，物理学家试图运用模型以电磁能量的方式来解释质量。虽然这些模型都来源于系统如何成功运行的共同信念，但是它们都被证明是错误的。后来，物理学家尼尔斯·玻尔构造了一个原子模型，来解释人们所观测到的发射光谱。不久，他的模型被更全面的量子力学理论取代，该理论不但吸收而且发展了玻尔的核心理念。
1700953095
1700953096
模型的创建者今天试图确立超越粒子物理学标准模型的理论。之所以现在被称为标准模型，是因为它已经得到了很好的验证和理解，但是它终究是一个猜测——如何将已知的观测与当时已经发展起来的理论配合起来。尽管如此，由于标准模型隐含着如何检测它的前提预言，实验最终可以证明它是正确的。
1700953097
1700953098
标准模型解释了迄今为止所有的观测，但物理学家却相当确信它是不完整的。特别是，它留下了悬而未决的问题：在希格斯区域中的元素，应该对基本粒子的质量负责的正确粒子与相互作用有哪些，以及为什么是这个区域中的有着特定质量的那些粒子。超越标准模型的理论应该阐述更深入的潜在连接与关系，从而解释这些问题。它们涉及基本假设与物理概念的特定选择，以及它们可以应用的尺度和能标。
1700953099
1700953100
我近来的许多工作都涉及新模型的思考，以及新的或者更细致的搜索策略——如若不然将会错过新现象。我思考自己提出的模型以及其他全方位的可能性。粒子物理学家知道元素的类型和可能涉及的法则，比如粒子、力以及允许存在的相互作用。但是我们并不明确知道哪一种元素是现实成分的一部分。通过应用已知的理论成分，我们试图确认那些潜在的简单基本想法，它们可以被运用到最终的复杂理论中。
1700953101
1700953102
同样重要的是，模型为实验设定探索目标，在比目前物理学家实验所研究的更小的距离上探讨粒子的行为。测量为我们提供线索，帮助我们区分相互竞争的候选者。我们还不知道新的基本理论是什么，但是可以描述可能的偏离标准模型的性质。通过考虑反映基本现实与结果的候选模型，如果模型正确，那么我们就可以预测大型强子对撞机可能揭示的东西。使用模型可以确认我们想法的性质，认识到与现有数据相一致的过多的可能性，并解释至今仍令人费解的现象。只有一些模型会被证明是正确的，但创造与理解它们是确定选项的最佳方法，是建立一个令人信服的要素资源的手段。
1700953103
1700953104
探索模型与模型给出的详细结果，有助于我们确定可以令实验物理学家搜寻的可能存在的东西。模型为实验物理学家勾勒出新物理理论的有趣面貌，这使得他们可以检验模型的创建者是否已经正确地给出了物理元素或物理原理，指导体系之间的关系与相互作用。新物理定律的任何模型应用在可测的能量上，将预测新粒子与它们之间的联系。观测从对撞产生的粒子及它们的性质有助于确定存在的粒子类型、质量以及它们的相互作用。在发现新粒子或者测量不同相互作用的过程中，实验物理学家将确认或者排除已提出的模型，为更好的模型做好铺垫。
1700953105
1700953106
获得足够的数据后，实验物理学家将决定哪一个基本模型是正确的，至少在我们可以研究的精度、距离与能量上做到这一点。我们希望在大型强子对撞机能标可以探测的最小尺度上，基本理论法则足够简单，这让我们可以推导和计算相关物理定律的效应。
1700953107
1700953108
物理学家常常热烈地讨论，哪些是最好的研究模型，以及从实验上寻找最好的获取它们的方法。我经常跟实验物理学同事们一起坐下来，讨论如何最好地使用模型来指导他们的研究。例如，具体参数在具体模型中的基准点是否太特殊？有没有更好的方法来覆盖所有的可能性？
1700953109
1700953110
大型强子对撞机实验太具挑战性了，以至于如果没有确定的搜索目标，实验结果就将被标准模型的背景所掩盖。实验不仅会根据已经存在的模型进行设计及优化，而且它们也会寻找更广泛的可能性。实验物理学家意识到，构造一个应用广泛的模型非常关键，因其遍布了所有可能出现的新迹象，这尤为重要，因为没人想要一个有太过偏见的具体模型。
1700953111
1700953112
理论物理学家与实验物理学家都在努力工作，以确定我们没有漏掉任何重要的东西。我们不知道不同提议中哪一个是正确的，一直到实验验证的那一刻。所提出的模型可能是现实的正确描述，但即使它们不是，它们也启发了我们的搜索策略，并告诉我们至今尚未发现的新物质的不同面貌。希望大型强子对撞机会给我们一个结果——不管结果如何，我们都要做好准备。
1700953113
1700953114
1700953115
1700953116
1700953117
叩响天堂之门：宇宙探索的历程 [:1700950072]
1700953118
叩响天堂之门：宇宙探索的历程
1700953119
1700953120
1700953121
1700953122
1700953123
2010年3月30日，我在雪花般的电子邮件中醒来。邮件都是有关前一天晚上欧洲核子研究中心的7TeV对撞实验。它的成功，标志着大型强子对撞机实实在在的物理项目的开始。而2009年接近年底时的加速与对撞实验已经成为关键的技术里程碑。这些事件对大型强子对撞机的实验物理学家来说非常重要，因为他们终于可以通过来自大型强子对撞机真实对撞实验的数据，来校准并更好地理解探测器，而不是仅仅采用偶然穿过仪器的宇宙射线数据。在接下来的一年半时间里，欧洲核子研究中心的探测器会记录真实数据，使得物理学家可以证实或证伪他们的模型。最终，经过了起起伏伏的实验，大型强子对撞机的物理项目终于在排除万难后开始了征程。
1700953124
1700953125
7TeV的对撞能量只是大型强子对撞机设定能标的一半。真实的目标能标——14TeV在几年之内还无法达到。同时，在7TeV的一轮运行上目标锁定的光度（每秒相互碰撞的质子的数目），远低于实验设计者最初计划的数目。但是无论如何，有了这些对撞结果，大型强子对撞机的实验终于在经历重重困难之后步入了轨道。我们终于可以相信我们对物质内部本质的理解将很快得到提高。如果一切顺利的话，那么两年后仪器将经历完全关闭、整装待发、再重新以满负荷运转的阶段，来为我们提供我们所期盼的真实结果。
1700953126
1700953127
其中一个最重要的目标是，研究基本粒子如何获得质量的问题 。为什么所有粒子不都像那些零质量粒子一样，以光速穿过？回答这个问题的关键是一系列被统称为希格斯区的粒子，包括希格斯玻色子。本章将介绍为什么成功的粒子搜寻过程可以告诉我们关于基本粒子质量的想法是否正确，以及一旦大型强子对撞机以更高强度和更高能量华丽地回归，重新启动搜寻工作，那么它终将告诉我们隐藏在这重要而又引人注目的现象之下的粒子和相互作用的本质。
1700953128
1700953129
希格斯机制，给出基本粒子质量的唯一方法
1700953130
1700953131
没有物理学家质疑在现今我们所能研究的能量上的标准模型。实验物理学家已经测试了很多它的预测，在1%的精度上，实验结果都与预测符合得很好。
1700953132