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粒子化學學，是研究組成物質和射線的基本粒子以及它們之間互相作用的一個數學學分支。因為許多基本粒子在大自然的通常條件下不存在或不單獨出現，化學學家只有使用粒子加速器在高能翻車的條件下才會生產和研究它們，因而粒子化學學也被稱為高能化學學。
英文名
粒子化學學
外文名
別稱
高能化學學，能荷數學學
地位
粒子量子化的粒子化學的大統一
目錄
粒子化學學簡介播報
粒子化學學是研究組成物質和射線的基本粒子以及它們之間互相作用的一個數學學分支。因為許多基本粒子在大自然的通常條件下不存在或不單獨出現，化學學家只有使用粒子加速器在高能翻車的條件下才會生產和研究它們，因而粒子化學學也被稱為高能化學學。[1]
粒子化學學亞原子粒子播報
亜原子粒子-電子、質子和中子-內部結構模型圖
現代粒子化學學的研究集中在亞原子粒子上。這種粒子的結構比原子要小，其中包括原子的組成部份如電子、質子和中子（質子和中子本身又是由夸克所組成的粒子）和放射和散射所導致的粒子如光子、中微子和μ子，以及許多其它奇異的粒子。
嚴格地說“粒子”這個尊稱不精確，粒子化學學中研究的所有的物體都遵循量子熱學的規則，它們都顯示波粒二象性，依據不同的實驗條件它們顯示粒子的特點或波的特點。在數學理論中，它們雖非粒子也非波，理論學家用希爾伯特空間中的狀態矢量來描寫它們，詳盡的理論基礎為量子場論。但根據粒子化學學的常規在這篇文章中那些物體仍然被稱為“粒子”，盡管這種粒子也具有波的特點。
明天所知的所有基本粒子都可以用一個稱作粒子化學標準模型的量子場論來描寫。標準模型是目前粒子化學學中最好的理論，它包含37種基本粒子，這種基本粒子互相結合可以產生愈加復雜的粒子。從1960年代以來實驗化學學家早已發覺和觀察到了上百種復合粒子了。標準模型理論幾乎與至今為止觀察到的所有的實驗數據相符合。盡管這么大多數粒子化學學家相信它仍然是一個不健全的理論，一個愈發基本的理論還有待發覺。近來發覺的中微子靜質量不為零是第一個與標準模型出現誤差的實驗觀測。[1]
粒子化學學歷史播報
前6世紀古埃及的哲學家就提出物質是由基本粒子組成的猜想。流西普斯、德謨克里特斯和伊比鳩魯是“原子論”的代表人物。17世紀時艾薩克·牛頓也有過物質是由粒子組成的看法。1802年約翰·道爾頓即將提出所有物質是由原子組成的理論。
1869年季米特里·門捷列夫發表的元素周期表加深了原子論的構想。約瑟夫·湯姆孫發覺了原子中存在帶有負電荷、質量特別小的電子，覺得原子是由質子和被禁錮的電子組成的。歐內斯特·盧瑟福證明質子集中在極其緊密的原子核中。1932年美國化學學家查德威克發覺了中子，至此，人們認識到原子核是由質子和中子組成的，電子在原子核外運動。
20世紀原子化學學和量子化學學的研究引起了裂變和聚變的發覺和實驗成功。人類才能將一個元素的原子轉換成另一個元素的原子。
1950年代和60年代中許多新的粒子被發覺，它們被合稱為“粒子植物園”。直至1970年代粒子化學的標準模型構建，將大多數這種粒子看作是少數基本粒子的復合粒子后這個混亂才減少。[1]
粒子化學學標準模型理論播報
目前描寫基本粒子的最成功的理論是標準模型理論，它使用規范玻骰子來描寫強互相作用、弱互相作用和電磁互相作用。光子、W及Z玻骰子和膠子都屬于規范玻骰子。據悉按標準模型理論物質是由24種基本粒子組成的，最后這個理論還預言了希格斯玻骰子。[1]
粒子化學學實驗粒子化學學播報
大的實驗粒子化學學國際合作有：
據悉世界各地還有許多其它粒子加速器，例如臺灣的上海正負電子對撞機與日本臺南科學工業園區的國家同步幅射研究中心。[1]
粒子化學學理論粒子化學學播報
理論粒子化學學企圖描述自然界的一切互相作用，研究能解釋明天實驗結果并能預言未來實驗結果的模型、理論架構和物理工具。明天在這方面有許多不同的努力。
一個重要的工作點是更好地理解標準模型理論和其實驗結果，從試驗中獲得更精確的參數，這個工作點測試標準模型理論的極限來擴大我們對自然的理解。這個工作最大的困難在于量子色動力學中對多個物體估算時的困難。一些理論家將她們的精力集中在有效場論。
另一個重要的工作點是構建超出標準模型理論的模型。因為明天的實驗數據還不夠粒子物理與原子核物理專業招聘，這個工作十分困難。新的理論結構有超對稱、阮桑模型、前子理論等等。
第三個重要的工作點是弦理論，其目的在于構建一種基于微小弦與膜而不是基于粒子的理論來統一描述量子熱學和廣義相對論。倘若這一理論取得成功，可以被看作一種“萬有理論”。
據悉還有一些其它的理論工作如循環量子引力理論等。[1]
粒子化學學還原論播報
還原論是將世界上的事物的解釋簡化到一些基礎的理論的哲學觀點。在粒子化學學這個觀點是提出一個可以解釋世界上的一切的一種最基礎的數學理論，或則用一個比較大眾化的語言來說，來找尋一個概括宇宙一切的公式。
但在粒子化學學的發展過程中也仍然有人批評這些極端的還原論。那些批評者中有粒子化學學家、化學家、生物學家、固體化學學家和整體論者。她們并不向標準模型理論本身挑戰，但她們覺得基本粒子的特點并不一定也是它們所組成的原子、分子或更大的結構的特點，尤其是它們并不能抒發好多粒子組成的系統的特點。基于混沌理論，一些批評者覺得雖然化學學家完全認識基本粒子的所有的特點的話粒子物理與原子核物理專業招聘，人們借此不能完全理解所有的自然的過程；另一些批評者懷疑人們就能完全理解基本粒子的特點。[1]
粒子化學學公共新政播報
粒子化學學的實驗結果須要使用巨大的粒子加速器能夠取得。這種加速器十分高昂（常常須要上十億美金）因而須要大量政府支助。因而粒子化學學的研究也關系到公共新政的決定。
許多人覺得花那么多的錢不值得，并且粒子化學學消耗了許多可以用到更重要的研究和教育方面的錢。20世紀80年代，在瑞典佛羅里達州開始建造一臺超級超導對撞機，這是個宏偉的計劃，費用高達80億港元，印度議會因此花掉了20億港元，在建成一條22公里的隧洞后取消了這項工程。許多科學家（包括超導超小型加速器的支持者和反對者）相信這個決定的誘因之一是由于冷戰結束后法國沒有必要花那么多錢在這方面與南斯拉夫競爭了。
據悉許多反對者懷疑單一國家是否還有能力運行這么高昂的對撞機。
一些科學界的人士相信人口的老年化對粒子化學學不利，由于她們覺得老年人愈發關心眼前的事例如她們的健康和她們的母親的健康，因而對科學的捐助從數學學逐步轉移到生物學和健康科學起來了。
粒子化學學的支持者覺得為最基本的理論值得花那么多錢，這種錢對科學的其它方面也有用處。比如加速器與其副產品同步幅射在生物與醫學上的應用，以及最早由CERN研究員所成立的萬維網。她們強調明天所有的加速器都是國際合作構建和運行的，她們懷疑取消制造加速器所節約出來的預算仍會使用在其它科學和教育的方面上。[1]
粒子化學學展望播報
世界各地的粒子化學學家對粒子化學學近日和中期最重要的目標的看法是一致的。近日的目標是于2007年完成小型強子對撞機并用它來找尋希格斯玻骰子和超對稱粒子。中期的目標是建造國際直線對撞機（,ILC）。這個對撞機的技術實現方式已于2004年8月決定，但其具體地址還沒有決定。國際直線對撞機與小型強子對撞機是相互補充的實驗設備，小型強子對撞機更適宜拿來找尋新的粒子，而國際直線對撞機則更適宜拿來精確地檢測這種粒子的特點。
粒子化學學的其它重要目標包括檢測中微子的靜質量和澄清質子的雙重β衰變是否存在。這種實驗不一定須要使用對撞機。[1]
粒子化學學參見播報
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