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現代物理學一些分支學科的發展及展望
原子核物理學今后研究的重點有兩個：
1.核素。各種不同類型的原子核叫做核素。目前人們已發現的核素有1800多種，其中穩定的核素約270多種，不穩定核素62種，有近1500種核素在自然界并不存在。按理論估計，人們有可能合成并識別的核素有5000-6000種。如果這個估計可靠，現在已經發現或合成的核素只占理論預言的1/3,尚有2/3的核素有待我們去發現。
對人工合成新核素問題，今后可朝兩個方向努力。一是沿β穩定線向重核方向拓廣，合成新的超重核。按理論估計N=184，Z=114的原子核是一個相當穩定的原子核，在它的附近有一個比較穩定的核素區，稱為超重核穩定島，今后的任務就是從實驗上將它證實。另一個方向是向β穩定線兩邊拓廣，這有可能發現孤立的穩定點。這種穩定點的特點是Z等于幻數，中子缺得很多。按Z等于幻數，核素應該穩定；按中子數缺得多，它應該不穩定。如何把這兩種矛盾的東西統一在一個事實中，這將是對核結構理論的一個嚴重考驗。
2.核反應。近20年來核反應研究已經向兩個方面延伸：第一，由于加速器能夠加速的粒子能量越來越高（不久前達到1011—1012電子伏），使人們的研究領域進入到亞核層次。在已發現的200多種粒子的基礎上繼續尋找新粒子，同時研究核子的內部結構。第二，改用重離子作炮彈轟擊原子核。過去是用質子、氘核、中子、電子作炮彈，但不易獲得大的能量。重離子由于質量大，核內電荷高，被加速以后動量、動能都要比輕離子高得多，因此它可以使原子核進入高激發態，容易合成遠離β穩定線的新核素。李政道前幾年曾說過，可能存在一種和我們今天所知道的原子核大不相同的非常穩定的原子核，它核子數高達幾百、幾千，密度為通常原子核的1.16倍，甚至2倍。結合能極大，可達幾億電子伏，比平常原子核大幾十倍，為了找到這種不平常原子核，只能用高能重離子作炮彈。
基本粒子物理學未來的發展方向主要有三個方面：
1.探索更基本的建筑積木。按實驗和規范場理論，人們對已發現的300多種基本粒子還可以按更基本的組成分為三個部分，首先是夸克家族，其次是粒子家族，第三是規范玻色子家族。現已發現了五種夸克，但按規范場理論，當能量達38GeV時應該有第六種夸克存在，這就是一個奮斗目標。但當達到更高能量出現新的實體時，是否會有更基本的粒子出現呢？夸克有沒有更深層次的組元？有一種新理論認為，自然界的一切物質都是由兩種實體組合而成的，被稱為毛子和里什子。是否是這樣，人們正為此努力。
就輕子而言，過去一直認為電子、μ子、τ子各對應一個中微子。現在有人提出新看法，認為三種中微子不是真正不同的，而是從一種振蕩到另一種。這種理論的必然結論是中微子有質量。究竟如何，等待進一步研究。
2.探索自然界基本規律的統一性。大統一理論指電磁—弱力—強力統一。該理論的基本思想是，假定這三種力在宇宙大爆炸之后某一早期（10-35秒）在強度上是等同的，參與攜帶力作用的規范粒子有W＋、W－、Z0、玻色子、光子、膠子，以及15種超重的“輕夸克”玻色子，目前只有光子已表現出它是獨立存在的，其它的尚屬假設。如果能創造出大爆炸后10-35秒時的相同條件，自然可以找到這些假設的規范粒子是否存在，也可驗證大統一理論的正確性，但那個時刻的溫度極高，為1028K,相互作用距離僅為10-29cm，等價粒子的能量為1015GeV，這種極端條件很難創造出來，所以驗證大統一理論是困難的。但這種理論有一個預言，即質子衰變。它可能衰變成較輕的輕子（即可能成為正電子和不帶電的π介子）。從宇宙大爆炸至今，宇宙至今只有1010年，質子的壽命約為1031年，這就是說質子發生衰變機率很小，1000噸物質中，每年大約有50個質子發生衰變，但在原則上仍可探測到質子衰變，目前已有兩個大規模的實驗在美國進行。
為了實現四種力的統一，必須在統一場論中包括引力。最近幾年，由于引力場的量子化取得成功，就朝統一方向邁出一步。但按超引力場理論，應該有兩種預言的場粒子—玻色引力子和費米引力子存在，但至今未觀測到任何一種超引力場粒子，這也是基本粒子物理的待攻克的內容。
3.高能粒子能量的開發問題。高能粒子的能量很大，它比化學能高幾個數量級，比裂變、聚變能也至少高一、二個數量級（化學能為103eV、裂變、聚變能為105-107eV，粒子能108-109eV）。如何利用這種能量有待研究。
受控熱核反應
能源是發展生產、提高人們生活水平的重要物質基礎。目前各國采取的能源政策不同，側重點亦不同。如日本“近期靠石油，中期靠裂變，遠期靠聚變。”西歐制定了核聚變統一規劃；美國把核聚變列為能源部優先發展的重點項目，眾議院還在《1980年核聚變研究發展實證法案》中決定2000年建成示范堆，強調有必要作一次核聚變的“阿波羅”計劃。這說明各國都十分強調聚變能的研究，因為它有許多優點。首先它用的原料是氘、氚，氘在海水中大量存在，取之不盡。其次它無污染，反應過程中無放射性廢物產生。但從技術上看有許多問題還沒有解決，主要是加熱和約束問題。這種聚變反應需要1億度的高溫，但從目前的技術水平看，在美國的普林斯頓大環上利用中子注入技術可使溫度達7500萬度，距離1億度的理論值還有一段距離。至于約束問題，在這樣高的溫度下沒有任何一種材料可以做容器，為此設計了各種約束等離子體的方法。主要有磁約束和慣性約束。前者指利用通電線圈產生磁場約束住四散的粒子，但這樣耗電很大，要用大量儀器，不合算。為此發展了慣性約束，即燃料靶丸同時受到來自各方的激光或粒子束的轟擊，靶丸外殼氣化，隨之產生的沖擊波集中于燃料上，使之爆聚，并把它加熱到聚變所需溫度。
凝聚態物理學
凝聚態是固態和液態的總稱。凝聚態物理學是研究凝聚態物質的微觀結構，及其對環境的響應、相變以及微觀相互作用。凝聚態物理學是由固體物理學擴展而來的。近一二十年來，由于社會對新材料的需要，人們在固體物理中開始研究和塊狀物質結構不同的表面以及內部原子不像晶體那樣規則排列的無序或部分有序系統，這就是液晶、液態金屬等。固體物理學這個名稱已不足以概括其研究范圍，于是人們使用了凝聚態物理學取代了固體物理學的稱呼。在這個領域，由于應用背景很強，受到普遍的重視，如美國有25%以上的物理學家從事凝聚態方面的研究，其出版物占整個物理領域的1/3以上，說明該領域是非常活躍的。

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