物质结构学术资讯 - 科技工作者之家

习近平总书记指出：

从国际上看，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征，物质结构、宇宙演化、生命起源、意识本质等基础科学领域正在或有望取得重大突破性进展，信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透，科技创新链条更加灵巧，技术更新和成果转化更加快捷，产业更新换代不断加快，创新战略竞争在综合国力竞争中的地位日益重要。

——《在中央财经领导小组第七次会议上的讲话》（2014 年 8 月 18 日）

组成物质的粒子和结构是什么？这可能是人类迸发出的最原初的哲学思考，由此，人类开始认识自然世界，进入对物质的思考。中国古代产生了“五行说”的元素观。古希腊的哲学家德谟克利特认为万物的本原不是水、火、土、气等具体的物质形态，而是自身不变的原子。

在欧洲文艺复兴之后，道尔顿在波义耳、拉瓦锡的研究成果上建立了科学原子论，即化学元素是那种用已知的化学方法不能进一步分析的物质。在人类对于物质世界的进一步探索中，分子和原子的理论得到证实。19 世纪末，在科学实验基础上，科学家认识到原子由原子核和核外电子构成。后来，人们发现原子核又是由质子和中子组成的。

曾经，人们一度以为找到了构成物质的最小“砖块”。然而通过对宇宙射线的观察分析和高能加速器的实验，又发现了比上述微粒更小、更基本的大批新粒子，如介子、中微子、反粒子以及组成质子、中子的夸克等，达到几十种之多。在此基础上建立了构成物质的“标准模型”。

物质结构的最小尺寸是多少呢？现在一般认为是普朗克长度10-35 米，而原子的尺度是 10-10 米。因此基本粒子世界跨越的数量级可能和我们未知宇宙的尺度跨越的数量级相当。虽然已经发现了数十种基本粒子，但是我们的所知范围就像宇宙中的银河系，仍有许多我们未知的东西。这也要求要有更高能量的加速器，甚至全新的探索方式。

在另一方面，一沙一世界，物质的每一个尺度上都有异彩纷呈的丰富世界。基本粒子构成原子、分子，原子组建成各种材料。对各种粒子的属性和其相互作用的研究有助于我们在化学、材料、生物和能源等方面取得突破。

近年来，在宏观尺度上，中国的科学家在高温超导、拓扑材料领域取得了领先世界的成就；在微观尺度上，微纳材料的研发进展飞速；在追寻最小尺度的粒子上，中国也在筹划建设大型加速器。物质结构的每个层次都有着无穷的宝藏值得我们去探索。