什麼是當代物理

Ⅰ 當代物理學的前沿問題是什麼

• 當代物理學的前沿問題：

• 低維凝聚態物理、光學與技術、非線性物理、流體微流動、核物理等方向介紹一些關於當今物理學前沿發展的概況。低維物理主要涉及薄膜物理、量子霍爾效應、石墨烯與碳納米管、導電發光塑料等問題。

Ⅱ 近代物理學與現代物理學的本質區別是什麼

嚴格來說，這個問題科學的描述應該是：經典物理學和現代物理學的本質區別是什麼。

下面就來進行簡要分析。

現代物理學是後牛頓時代的物理概念。「現代」一詞描述的是一種需要結合量子力學理論、愛因斯坦相對論理論亦或是兩者兼而有之的一種概念。一般來說，現代物理學用於指代在20世紀初期和之後開發的物理學領域的所有分支，同時我們也習慣將受20世紀早期物理學影響較大的物理分支劃分在現代物理學的領域范疇。

作為物理學的兩大支柱，經典物理學和現代物理學都有著極為重要的科研地位和研究價值，事實也證明，兩者在科學研究中共同發揮著不可磨滅的作用，並未現代社會的發展做出了突出的貢獻。

相信未來量子衛星和量子通訊的全面普及，必將為物理領域帶來新的研究熱潮。

Ⅲ 現代物理和近代物理有何區別

現代物理主要是以相對論和量子力學為主，研究的是宏觀的宇宙與微觀的原子核。
近代物理學就是通常我們所學的經典物理學。

Ⅳ 現代物理是以什麼為基礎

十九世紀末二十世紀初，經典物物學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立，經典物理學達到了它的頂峰，當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。由於經典物理學的巨大成就，當時不少物理學家產生了這樣一種思想：認為物理學的大廈已經建成，物理學的發展基本上已經完成，人們對物理世界的解釋已經達 到了終點。物理學的一些基本的、原則的問題都已經解決，剩下來的只是進一步精確化的問題，即在一些細節上作一些補充和修正，使已知公式中的各個常數測得更精確一些。
然而，在十九世紀末二十世紀初，正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際，科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發現：電子、X射線和放射性現象的發現。其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵「烏雲」：「以太漂移」的「零結果」和黑體輻射的「紫外災難」。[1]這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經典物理學的傳統觀念受到巨大的沖擊，經典物理發生了「嚴重的危機」。由此引起了物理學的一場偉大的革命。愛因斯坦創立了相對論；海林堡、薛定諤等一群科學家創立了量子力學。現代物理學誕生了！

Ⅳ 當今物理學兩大難題是什麼

1．表達物理世界特徵的所有(可測量的)無量綱參數原則上是否都可以推算，或者是否存
在一些僅僅取決於歷吏或量子力學偶發事件，因而也是無法推算的參數?
愛因斯坦的表述更為清楚：上帝在創造宇宙時是否有選擇?想像上帝坐在控制台前，
准備引發宇宙大爆炸。「我該把光速定在多少?」「我該讓這種名 叫電子的小點帶多少電
荷?」「我該把普朗克常數——即決定量子大小的參數——的數值定在多大?」他是不是為
了趕時間而胡亂抓來幾個數字?抑或這些數值必須如此，因為其中深藏著某種邏輯?

2．量子引力如何幫助解釋宇宙起源?
現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論。前者利用量子力學來描述亞原子粒
子以及它們所服從的作用力，而後者是有關引力的理淪。很久以來，物理學家希望合二為
一，得到一種「萬物至理」——即量子引力論，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何
隨著大爆炸自然地誕生的。實現這種融合的首要候選理論是超弦理論，或者叫 M理論——
這是其名稱的最新「升級版」，M代表「魔法」( magic)、「神秘」( mystery)或「所有
理論之母」( mother of alltheories)。

3．質子的壽命有多長，如何來理解?
以前人們認為質子與中子不同，它永遠不會分裂成更小的顆粒。這曾被當成真理。然
而在70年代，理論物理學家認識到，他們提出的各種可能成為「大一統理論」——該理論
把除引力外的所有作用力匯於一爐——的理論暗示：質子必須是不穩定的。只要有足夠長
的時間，在極其偶然的情況下，質子是會分裂的。
辦法是捕捉到正在死去的質子。許多年來，實驗人員一直在地下實驗空中密切注視大
型的水槽，等待著原子內部質子的死去。但迄今未止質子的死亡率是零，這意味著要麼質
子十分穩定，要麼它們的壽命很長——估計在10億億億億年以上。

4．自然界是超對稱的嗎？如果是，超對稱性是如何破滅的?
許多物理學家認為，把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種
差異極大的粒子實際上存在密切的關系，這種關系就是所謂的超對稱現象。
第一種粒子是費密子，可以把它們粗略地說成是物質的基本組件，就像質子、電子和
中子一樣。它們聚集在一起組成物質。另一種粒子是玻色子，它們是傳遞作用力的粒子，
類似於傳遞光的光子。在超對稱的條件下，每一個費密子都有一個與之對應的玻色子，反
之亦然。
物理學家有杜撰古怪名字的沖動，他們把所謂的超級對稱粒子稱為「Sparticle」。
但由於在自然界 中還沒有觀察到5particle，物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的
原因：隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態，在其誕生之際所存在的數學上的完
美被打破了。

5．為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數?
這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案，只是因為除了上下、左右、前後，人們
無法想像在更多的方向 上運動。這並不意味著宇宙原本就是這樣的。實際上，根據超弦
理論，肯定還存存著另外六個維數，每一維都呈捲曲狀，十分微小，因而無法察覺。如果
這一理論是正確的，那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的，留給我們這個相對幽閉恐
怖的空間呢?

6．為什麼宇宙常數有它自身的數值?它是否為零，是否真正恆定?
直到最近，宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹。但最近的觀察發現，
宇宙可能膨脹得越來越快。人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速。這個常
數是否如人們早期所認為的是零，或者是一個非常小的數值，物理學家現在還無法做出解
釋。
根據一些基本計算，這個常數 應該很大——是我們觀測結果的大約10到122倍。換句
話說，宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹。而實際情況並非如此，肯定有什麼機制在壓制這
種作用。如果宇宙真是超對稱性的，那宇宙常數就該被完全抵消掉。但這種對稱性——如
果確實存在的話——看來已經破滅。如果這個常數隨時間的變化而變化的話，那情況就更
加復雜了。

7．M理論的基本自由度( M理論的低能極限是 ll維的超引力，它包含5種相容的超弦理論
)是多少?這一理論是否真實地描述了自然?
多年來，超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本。到底哪一個——如果有的話—
—描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為 M理論的最主要的 l l維理論框
架。但情況卻因此變得更加復雜。
在 M里論前，所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的。M理論給組成亞原
子的物質增加了一種叫做「膜」(brane)的更為神秘的物質，它就像生理學上的膜一樣，
但最多有9個維數度。現在的問題是，什麼是更基本的物質組成單位，是膜組成了弦還是
剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質單位，只是人們沒有想到罷了?最後，這兩種
東西中是否有一種確實存在，或者 M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲?

8，黑洞信息悖論的解決方法是什麼?
根據量子理論，信息——無淪它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確
切方式——是不會從宇宙中消失的。但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒂芬·
霍金卻提出了一個固定的假設：如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去，將會發生
什麼事?宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的。正如物理學中所定義的，信息
並不等同於含義，信息僅指二進制的數字，或是一些其他的代碼，它被用來精確地描述一
個物體或一種方式。所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒，並永遠地消失。但人
們覺得這是不可能的。
霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了，而量子力學必須對此作出解釋。普雷
希爾博士推測信息其實並沒有 消失；它也許以某種形式顯示於黑洞的表面，如同在一個
宇宙中的銀幕上。

9．何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距?
換言之，為什麼重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個回
形針，即使整個地球的引力在把它往下拉。
根據最近的一種說法，重力實際上要大得多。它僅僅是看上去比較弱而已，因為大部
分重力陷入了某一個額外的維數度之中。如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力
，也許就有可能製造出微型黑洞。雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣，但這些黑
洞很可能剛一形成就消失了。

10.我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在?
量子色動力學( QCD)是描述強核子力的理論。這種力由膠子攜帶，它把誇克結合成質
子和中子這樣的粒子。根據量子色動力學理論，這些微小的亞粒子永遠受到約束。你無法
把一個誇克或腦子從質子中分離出來，因為距離越遠，這種強作用力就越大，從而迅速地
把它們拉回原位。
但物理學家還沒有最終證明誇克和膠子永遠 不能逃脫約束。他們也不能解釋為什麼
所有能感受強作用力的粒子必須至少有一丁點兒的質量，為什麼它們的質量不能為零。一
些人希望 M理論能提供答案，這一理論也許還能進一步闡明重力的本質。

Ⅵ 現代物理有哪些呢

前期量子論

經典物理學並不能恰當地解釋比熱、黑體輻射、光電效應、原子穩定性等問題。普朗克、愛因斯坦和玻爾用量子化的思想解決了這些問題。

新量子論

就事論事的量子化奏效了，但是沒有一個人知道為什麼——那時基本理論還不存1925～1930年間，出現了三種形式的量子理論——海森伯的矩陣力學，薛定諤的波動力學，狄拉克的算符力學。所有這三種形式的量子力學

都沒有考慮相對論效應。狄拉克方程解決了這個問題。

量子謎團

量子理論很管用，但是沒有一個人知道如何來解釋這些方程。玻爾在不確定性原理和互補原理的基礎上提出了哥本哈根詮釋。但是，愛因斯坦並不能接受它。爭論在繼續，然而，實驗結果支持的是量子理論。

量子力學

人們試圖解釋光和物質是如何相互作用的努力卻導致了無窮大的難題。1948年費恩曼和朝永振一郎創立了一種新的量子場論——量子電動力學（縮寫為QED)。l962年歐洲原子核研究組織(CERN)舉辦了第ll屆國際高能物理學術會議

解釋物質

原子和核

對陰極射線的研究表明，原予不是不可分割的一一所有原子都包含有電子。a粒子散射實驗向世人揭示了核。瑟福提出原子核的「行星模型」。查德威克發現中子。盧瑟福解釋了核嬗變和放射性。湯川提出了束縛核子的強核力模型。提出核的液滴模型和作軌道運動的核子模型。

標准模型

對宇宙線、放射性和粒子碰撞的研究發現了許多歸人不同家族的新粒子：輕子——類電子粒子和中微子；強子——重子和介子，受強核力的作用而運動；強子圖式促使人們想到了更深的層次——誇克。規范玻色子起粒子相互作用媒介的作用。

粒子加速器

高能物理學的研究使用兩種最基本的工具：加速器——從范德格拉夫的高壓靜電發生器到大型強子對撞機(LHC).探測器——從驗電器到大型正負電子對撞機物理探測器(ALEPH).

萬物論

統一是物理學的遠大目標。電磁學是第一個重要的物理學的統一理論。電弱相互作用統一理論。從對稱到超對稱。從量子電動力學到量子色動力學以及量子引力問題。弦理論。

空間與時間

光速

麥克新韋證明了，光的速度可以從電磁定律推導出來。邁克耳孫畢其一生精益求精地進行光速的測量，並力圖尋找支持所謂以太的媒質。邁克耳孫一莫雷實驗並沒有檢測到這種「光以太」。光的速度是一切速度的極限。

狹義相對論

牛頓力學和麥克斯韋的電磁理論在處理空間一時間和運動問題上並不一致。愛因斯坦提出物理學的定律對所有觀測者都應該是一樣的，而與他們的運動狀態無關。相對論的原理導致了許多與人們的直覺不一致的結果：時間延緩、長度收縮、質能等效等。閔可夫斯基則把相對論解釋為一個四維空間一時間幾何學的理論。

廣義相對論

怎樣才能把引力和加速度包容進相對論？愛因斯坦認識到，自由下落的觀察者是感覺不到引力的。等效原理則把引力和加速度聯結了起來，並預言了一些新的物理現象：光在引力場中的偏折、引力的時間延緩以及近日點的進動。引力又可解釋為閔可夫斯基的四維空間一時間的畸變：「物質告訴空間該怎樣彎曲，而空間告訴物質該怎樣運動。理論預言了引力波和黑洞。

天體物理

編輯

天文觀測

人類在地球表面觀測天體的范圍以及成像的清晰度受到地球大氣層以及望遠鏡孔徑衍

射效應的制約。克服這種限制的方法之一就是將望遠鏡送人太空。天文學始於可見光波段的觀測，現已擴展到電磁波譜的全部波段。

恆星

為測量到恆星乃至星系的距離，我們需要一系列技術手段，涉及恆星發光、生長和死亡

的詳盡的理論。恆星光譜提供了包含恆星的本質、宇宙的歷史以及元素起源的信息寸赫一羅圖匯總了恆星的種類和特點。圖中主序帶以外包括了紅巨星、白矮星、中子星和黑洞。超新星爆發冶煉出的各種重元素推動了整個星系化學成分的演化，同時超新星可以作為標准燭光用於測量宇宙大尺度的距離。

宇宙學

宇宙中有數量極多的星系，彼此相距遙遠。銀河系只是其中的一個星系。哈勃定律指出，星系的紅移量正比於其距離。宇宙正在膨脹中心宇宙的膨脹意味著它的大爆炸起源。微波背景輻射和高豐度輕核的證據都支持這一學說。宇宙的年齡大約為150億年（譯註：更准確的數據為137億年）。早期的宇宙可能是處於一種按指數規律暴脹的狀態々這是由不穩定的真空態坍縮引起的。宇宙的未來取決於它的密度。當前我們只能檢測到它的部分質量，可以解釋恆星和星系的運動。

時間溫度

熱力學第二定律表明物理過程固有的不可逆性。熵永不減少。玻爾茲曼對熵和不可逆性作了有效的微觀解釋，但也引起了爭議。諸如麥克斯韋妖這樣的思想實驗表明，熵與信息是相互關聯的。霍金開創了黑洞熱力學。

向絕對零度進軍

盡管人們對溫度很熟悉，但它是一個微妙的、與熵和能量有關的概念。絕對零度是不可能達到的。按照熱力學定律，利用從有序到無序的轉變可以獲得很低的溫度。昂內斯將氦液化從而開創了低溫物理學，揭示出物質的一些奇特的新性質——超導性和超流性。接近絕對零度時，這種奇異行為涉及量子統計以及費米子和玻色子之間的區別。最近的研究已經創造了一種新的宏觀物質態——玻色一愛因斯坦凝聚。

18、正反共軛(C）、空間反射(P)和時間反演(T)

守恆定律與對稱性原理有關。在某些粒子相互作用中，單獨的正反共軛、空間反射和時間反演對稱性都遭到破壞，但是它們的聯合效應(CPT)應當守恆。在某些衰變反應中，時間反演對稱性的破壞表明有一個基本的微觀時間箭頭，它與熱力學箭頭並沒有明顯的聯系。

Ⅶ 當代物理學的前沿

天體物理，宇宙學，廣義相對論，量子場論（量子電動力學、量子引力理論等），大統一、超大統一理論，量子信息，非平衡態物理學（如非平衡態熱力學），非線性物理學（如非線性力學、非線性電磁場理論等），分形物理學，現代光學，粒子物理學（高能物理學）等。

Ⅷ 物理學是如何分類的 如：分為古代物理學、近代物理學、經典物理學、當代物理學,這是按什麼規律分的

基礎：力學,熱學,電磁學,光學
四大力學：理論力學,熱力學,電動力學,量子力學

Ⅸ 現代物理學的發展前沿

高能物理學又稱粒子物理學或基本粒子物理學，它是物理學的一個分支學科，研究比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構性質，和在很高的能量下，這些物質相互轉化的現象，以及產生這些現象的原因和規律。它是一門基礎學科，是當代物理學發展的前沿之一。粒子物理學是以實驗為基礎，而又基於實驗和理論密切結合發展的。

高能物理學的發展歷史

兩千多年來人們關於物質是由原子構成的思想，由哲學的推理，變成了科學的現實，而且在這個階段終了時，形成了現代的基本粒子的思想。

原子的概念，是由2400年前的希臘哲學家德謨克利特，和中國戰國時代的哲學家惠施提出來的。惠施說「至小無內，謂之小一」，意思是最小的物質是不可分的。這個最小的單元，也就是德謨克利特稱為原子的東西。但是他們都沒能說明原子或「最小的單元」具體是什麼。之後的兩千多年間，原子這個概念，只停留在哲學思想的范疇。

1897年，湯姆遜在實驗中發現了電子，1911年盧瑟福由α粒子大角度彈性散射實驗，又證實了帶正電的原子核的存在。這樣，就從實驗上證明了原子的存在，以及原子是由電子和原子核構成的理論。

1932年，查德威克在用α粒子轟擊核的實驗中發現了中子。隨即人們認識到原子核是由質子和中子構成的，從而得到了一個所有的物質都是由基本的結構單元——質子、中子和電子構成的統一的世界圖像。

就在這個時候開始形成了現代的基本粒子概念。1905年，愛因斯坦提出電磁場的基本結構單元是光子，1922年被康普頓等人的實驗所證實，因而光子被認為是一種「基本粒子」。1931年，泡利又從理論上假設存在一種沒有靜止質量的粒子——中微子(嚴格地講是反中微子，中微子的存在是1956年由萊因斯和科恩在實驗上證實的)。

相對論量子力學預言，電子、質子、中子、中微子都有質量和它們相同的反粒子。第一個反粒子——正電子是1932年，安德森利用放在強磁場中的雲室記錄宇宙線粒子時發現的，50年代中期以後陸續發現了其他粒子的反粒子。

隨著原子核物理學的發展，發現除了已知的引力相互作用和電磁相互作用之外，還存在兩種新的相互作用——強相互作用和弱相互作用。

1934年，湯川秀樹為解釋核子之間的強作用短程力，基於同電磁作用的對比，提出這種力是由質子和(或)中子之間交換一種具有質量的基本粒子——介子引起的。1936年，安德森和尼德邁耶在實驗上確認了一種新粒子，其質量是電子質量的207倍，這就是後來被稱為μ子的粒子。μ子是不穩定的粒子，它衰變成電子、一個中微子和一個反中微子，平均壽命為百萬分之二秒。

湯川最初提出的介子的電荷是正的或負的。1938年，凱默基於實驗上發現的核力的電荷無關性的事實，發展了稍早些時候出現的同位旋的概念，建立了核力的對稱性理論。

1947年，孔韋爾西等人用計數器統計方法發現μ子並沒有強作用。1947年鮑威爾等人在宇宙線中利用核乳膠的方法發現了真正具有強相互作用的介子，其後，在加速器上也證實了這種介子的存在。

從此以後人類認識到的基本粒子的數目越來越多。就在1947年，羅徹斯特和巴特勒在宇宙線實驗中發現v粒子(即K介子)，這就是後來被稱為奇異粒子的一系列新粒子發現的開始。由於它們獨特的性質，一種新的量子數——奇異數的概念被引進到粒子物理中。在這些奇異粒子中，有質量比質子輕的奇異介子，有質量比質子重的各種超子。在地球上的通常條件下，它們並不存在，在當時的情況下，只有藉助從太空飛來的高能量宇宙線才能產生。

這些發現了的基本粒子，加上理論上預言其存在，但尚未得到實驗證實的引力場量子——引力子，按相互作用的性質，可分成引力子、光子、輕子和強子四類。為了克服宇宙線流太弱這個限制，從50年代初開始建造能量越來越高、流強越來越大的粒子加速器。實驗上也相繼出現了新的強有力的探測手段，如大型氣泡室、火花室、多絲正比室等，開始了新粒子的大發現時期。

到了60年代頭幾年，實驗上觀察到的基本粒子的數目已經增加到比當年元素周期表出現時發現的化學元素的數目還要多，而且發現的勢頭也越來越強。1961年，由蓋耳-曼及奈曼類比化學元素周期表提出了，用強相互作用的對稱性來對強子進行分類的「八重法」。

八重法分類不但給出了當時已經發現的強子在其中的位置，還准確地預言了一些新的粒子，如1964年用氣泡室實驗發現的Ω粒子。八重法很好地說明粒子的自旋、宇稱、電荷、奇異數以及質量等靜態性質的規律性。

在此階段中，證實了不單電子，所有的粒子，都有它的反粒子(有的粒子的反粒子就是它自身)。其中第一個帶電的反超子是由中國的王淦昌等在1959年發現的。此外，還發現了為數眾多的壽命極短經強作用衰變的粒子——共振態。

基本粒子大量發現，使人們懷疑這些基本粒子的基本性。基本粒子的概念，面臨一個突變。

20世紀40年代到60年代，對微觀世界理性認識的最大進展是量子力學的建立。經過一代物理學家的努力，量子力學能很好地解釋原子結構、原子光譜的規律性、化學元素的性質、光的吸收及輻射等等現象，特別是當它同狹義相對論結合而建立相對論性量子力學以後，它已經成為微觀世界在原子、分子層次上的一個基本理論。

但是，量子力學還有幾個方面的不足：它不能反映場的粒子性；不能描述粒子的產生和湮沒的過程；它有負能量的解，這導致物理概念上的困難。量子場論是由狄喇克、約旦、維格納、海森伯和泡利等人在相對論量子力學的基礎上，通過場的量子化的途徑發展出來的，它很好地解決了這三個問題。

庫什和福里1947年發現的電子反常磁矩，和由蘭姆等發現的氫原子能級的分裂，只有通過量子電動力學的重正化理論才能得到正確的解釋。今天，量子電動力學已經經受了許多實驗上的驗證，成為電磁相互作用的基本理論。

並非所有的基本粒子都是「基本」的想法，最早是在1949年由費密和楊振寧提出的。他們認為，介子不是基本的，基本的是核子，而介子只是由核子和反核子構成的結合態。1955年，坂田昌一擴充了費密和楊振寧的模型提出了強子是由核子、超子和它們的反粒子構成的模型。

1961年，在實驗上發現了不少共振態。1964年，已發現的基本粒子(包括共振態)的種類增加到上百種，因而使得蓋耳-曼和茲韋克提出，產生對稱性的基礎就是構成所有強子的構造單元，它們一共有三種，並命名為誇克。

20世紀60年代以來，在宇宙線中、加速器上以及在岩石中，都進行了對誇克的實驗找尋，但迄今還沒有被確證為成功的報道。在60年代和70年代，有更多的能量更高、性能更好的加速器建成。雖然在這些加速器上沒有找到誇克。但卻得到了間接的，但是更有力地說明誇克存在的證據。

與強子的數目急劇增加的情況相反，自從1962年利用大型火花室，在實驗上證實了兩類中微子之後，長時間內已知的輕子就只有四種，但是到了1975年情況有了改變，這一年佩爾等在正負電子對撞實驗中發現了一個新的輕子，它帶正電或帶負電，達質子的兩倍，所以又叫重輕子。與它相應，普遍相信應有另一種中微子存在，但是尚未得到實驗上的證實。

誇克理論提出不久，就有人認識到強子的強相互作用和弱相互作用的研究應建立在誇克的基礎上，同時還要充分考慮強子的結構特性和各種過程中的運動學特點，才能正確地解釋強子的壽命、寬度、形狀因子、截面等動態性質。1965年，中國發展的強子結構的層子模型，就是這個方向的首批研究之一。層子的命名，是為了強調物質結構的無限層次而作出的。在比強子更深一層次上的層子，就是誇克。近20年來，粒子物理實驗和理論發展的主流，一直沿著這個方向，在弱作用方面，已有了突破性的進展，在強作用方面，也有重大的進展。

最早的弱相互作用理論，是費密為了解釋中子衰變現象在1934年提出來的。弱作用宇稱不守恆的發現，給弱作用理論的研究帶來很大的動力。隨後不久便確立了描述弱作用的流在洛倫茲變換下應當具有的形式，而且適用於所有的弱作用過程，被稱為普適費密型弱相互作用理論。

1961年，格拉肖提出電磁相互作用和弱相互作用的統一理論。這個理論的基礎，是楊振寧和密耳斯在1954年提出的非阿貝耳規范場論。但是在這個理論里，這些粒子是否具有靜止質量、理論上如何重正化等問題，沒有得到解答。

1967～1968年，溫伯格、薩拉姆闡明了作為規范場粒子是可以有靜止質量的，還算出這些靜止質量同弱作用耦合常數以及電磁作用耦合常數的關系。這個理論中很重要的一點是預言弱中性流的存在，而當時實驗上並沒有觀察到弱中性流的現象。由於沒有實驗的支持，所以當時這個模型並末引起人們的重視。

1973年，美國費密實驗室和歐洲核子中心在實驗上相繼發現了弱中性流，之後，人們才開始對此模型重視起來。在1983年，魯比亞實驗組等在高能質子—反質子對撞的實驗中發現的特性同理論上期待的完全相符規范粒子，這給予電弱統一理論以極大的支持，從而使它有可能成為弱相互作用的基本理論。

目前，粒子物理已經深入到比強子更深一層次的物質的性質的研究。更高能量加速器的建造，無疑將為粒子物理實驗研究提供更有力的手段，有利於產生更多的新粒子，以弄清誇克的種類和輕子的種類，它們的性質，以及它們的可能的內部結構。

弱電相互作用統一理論日前取得的成功，特別是弱規范粒子的發現，加強了人們對定域規范場理論作為相互作用的基本理論的信念，也為今後以高能輕子作為探針探討強子的內部結構、誇克及膠子的性質以及強作用的性質提供了可靠的分析手段。在今後一個時期，強相互作用將是粒子物理研究的一個重點。

把電磁作用、弱作用和強作用統一起來的大統一理論，近年來引起相當大的注意。但即使在最簡單的模型中，也包含近20個無量綱的參數。這表明這種理論還包含著大量的現象性的成分，只是一個十分初步的嘗試。它還要走相當長的一段路，才能成為一個有效的理論。

另外從發展趨勢來看，粒子物理學的進展肯定會在宇宙演化的研究中起推進作用，這個方面的研究也將會是一個十分話躍的領域。

很重要的是，物理學是一門以實驗為基礎的科學，粒子物理學也不例外。因此，新的粒子加速原理和新的探測手段的出觀，將是意義深遠的。

Ⅹ 當代物理學主要研究什麼

當代物理學主要研究聲，光，電 ，力，熱。