1樓：自學生
我用我發現的個人觀點看問題。一對統一存在的用稱和用尺思路空間時間原理，就是一對空間核心正中球面生命方向時間統一系統原理，都是一對1公尺和1秒的正中水質密度立方體原理。1千公尺立方體*1千公釐立方體=正中1公尺立方體。
（1000公釐*0.001公釐=1千的1千分之一公釐立方體）自然生命方向時間統一系統的生命空間時間之路原理模型。
2樓：卜僕
以Z粒子（Z玻色子）的質量測定為例做乙個簡單的介紹吧。
使用的實驗儀器自然是位於瑞士日內瓦近郊的大型強子對撞器（Large Hadron Collider，LHC），其原理在文末處會有一些說明。這裡先梳理一下Z粒子質量測定的思路。
如下圖所示，要測定Z粒子的話首先要必須合成Z粒子，方法就是讓兩個質子進行對撞。當然，質子對撞的結果會有很多很多可能性，而Z粒子的衰變產生的可能是輕子對或夸克對（衰變分歧比：Br(Z→ )~3%），因此後續還需要進行區分與判斷。
但在那之前，更重要的是Z粒子的壽命非常非常短，僅為10的負25次方秒，這意味著我們根本不可能在碰撞瞬間實際觀察到Z粒子，就更別說將其捕捉了。
因此科學家採用的方法是觀測和測量碰撞後瞬間出現的Z粒子在衰變後產生的μ子。然後通過μ子的狀態來重建碰撞的過程然後反推出Z粒子的質量。
獲取Z粒子質量資訊的思路
為便於基礎不夠的朋友理解，這裡簡單介紹一下基本粒子的標準模型。基本粒子被分為如下17種（不考慮反粒子、超對稱、引力子），構成物質的粒子被稱為「費公尺子」，傳播力的則是「玻色子」。本文說明的Z玻色子是一種與若相互作用力相關的粒子，其衰變是會產生一種叫μ子的正反輕子對。
基本粒子標準模型
而所有的粒子都有反粒子。反粒子的質量與其他性質與粒子完全相同，但是電荷是相反的。
粒子與反粒子
比如光子在物質中的原子核的電場中就能變換為電子與反電子（正電子）。其逆過程也同樣可以發生：正反電子湮滅生成光子。
由光子生成正反電子
好了，回到正題。那麼質子和質子碰撞是怎麼產生Z粒子的呢。
首先我們要知道，每個質子都是三個夸克（兩個上夸克乙個下夸克）介由膠子經強相互作用粘在一起的。但是夸克是個很特殊的東西，雖然質子是由3個夸克組成，但這3個夸克之間被認為還存在著一種「虛膠子」的鏈結。這種虛膠子又會在夸克-反夸克對和膠子狀態間不斷互相轉換。
這種由虛膠子轉換而來的夸克被稱為海夸克（sea quark），而直接構成質子的夸克被稱為價夸克（valence quark）。質子在加速器中碰撞時，除了價夸克，膠子和海夸克也會參與反應。如下所示，Z粒子的生成就是有海夸克參與的。
Z粒子的生成與衰變
不僅如此，夸克還有個特殊的性質就是「夸克禁閉」，是指夸克無法單獨存在。這是由於強子中的夸克間具有如下強大的勢能，如果要強行將夸克分開，需要的能量已經足以從真空中重新製造出q-qbar對。因此對撞時由於夸克、反夸克和膠子都不能自由飛出，將演化為噴射狀的粒子團（jet）噴注而出。
夸克間的勢能
夸克噴注示意圖
關於夸克無法單獨存在的知識還可以參考以下的回答，十分有趣。
夸克能單獨存在嗎？
這意味著實際碰撞時會有包括強子在內的各種各樣的東西與μ子混雜在一起，很容易搞混，且強子本身也會衰變為μ子。要把它們乙個乙個分離開來是一項很巨大的工程。希望大家認識到下面的步驟看起來很短，但是在資料的處理和重建上是要花費很大功夫的。
Z→μ＋μ-過程（左）與強子衰變（右）時生成的μ子
下面進入主題。
在對撞實驗開始前，需要進行理論假設：要想求得Z粒子的質量需要知道檢測出μ粒子的什麼性質？不過這涉及到很深的數學與物理知識了，這裡無法過多展開，就僅把重要的計算過程羅列出來。
這裡運用到的知識是二體衰變粒子的不變質量。
衰變後，生成的粒子在相對論速度運動下質量不守恆，即
而能量及動量則守恆即四維動量守恆 （四維動量簡單的理解就是三維動量p =（px，py，pz）加相對論能量E）
四維動量的內積是洛倫茲變換的不變數
在粒子的靜止系有
使用洛倫茲不變，則
由二體衰變前後的能量、動量守恆有
而Z→ 的情況下，與 相比， 非常的小。所以可以有以下的近似
好了，到這裡我們可以看出在Z→的衰變過程中，只要能夠測定出子的動量，我們就能求得Z粒子的質量。
而篇的時候已經提到，我們要做的就是實際進行對撞實驗，然後通過末態粒子重新構建碰撞事件。下圖就是利用μ子的資訊重建Z→事件，從而得出了Z粒子的質量（約91GeV）。
Z→μ＋μ-的事件重建
事實上，希格斯玻色子也是用同樣的原理發現的。下圖是希格斯粒子生成與衰變的示意圖。希格斯粒子是通過衰變產生的一對光子，即h→γγ事件來構建出質量的。
希格斯波色子的生成與衰變示意圖
下圖就是ATLAS構建出的資料，最終求得希格斯粒子的質量約為126GeV。
h→ γγ的事件重建
恩格勒和希格斯也因希格斯粒子的理論預言獲得了2023年的諾貝爾物理學獎。
弗朗索瓦·恩格勒（左）與彼得·希格斯（右）
最後稍微說下對撞機的原理吧。其實更細節的內容可以參考下面這個回答，這裡只說一下對粒子的軌跡捕捉和動量測定的原理。
大型強子對撞機（LHC）的目的和原理是什麼？
加速器位於瑞士日內瓦近郊的歐洲核子研究組織（CERN），總長27km。LHC裡共有四個大型探測器。其中超環麵儀器 （ATLAS）與緊湊渺子線圈（CMS）是通用型的粒子探測器，兩者均在2023年偵測出了希格斯玻色子。
實驗時，5個加速環依次將質子束加速到7TeV（兆兆電子伏特）的超高能量進行對撞。
The LHC injection complex
以下是粒子檢測用到了重要技術與裝置：
塑料閃爍體（Plastic scintillator）:伴隨帶電粒子的通過放出微弱的光
光電倍增管（photomultiplier tube）：將微弱的光轉換成電訊號。與閃爍體組合捕捉帶電粒子。
矽微條感測器（silicon micro-strip sensor）：用在帶電粒子通過的位置每間隔數十微公尺就嵌有的電極進行測定。
絲室（wire chamber）：帶電粒子通過時，室內充滿的氣體發生電離，將訊號留在絲上。
粒子檢測所用到的技術
絲室的具體原理如下：
當帶電粒子通過封入Ar氣的圓筒時，通道內的Ar分子就會被離子化。這時電子將被吸引到絲上，而離子則移動至側面。顯然這樣就會產生電流，因此通過觀察電流計就能判斷有粒子通過（其實檢測放射線的蓋革計數器的原理也一樣）。
絲室的原理
重點來了，那粒子移動軌跡和動量到底是怎麼測定的呢。
如下圖所示，我們將剛才說到的氣室全部鋪滿。於是，只要把檢測到電流的氣室連線起來，就可以重建粒子的軌跡了。
而如果再加上乙個磁場的話，我們就能測定軌跡的曲率半徑，通過曲率半徑就可以求得粒子的動量了。
當然，說起來是簡單，但實際要精密測出動量是建立在各種粒子探測器的組合、還要逐個分析加速器反應中產生的粒子種類等眾多繁雜論證的基礎上的。下圖就是LHC中的四大探測器之一的ATLAS（超環麵儀器實驗）。這是乙個總重量7000噸的探測器。
ATLAS探測器
還有就是根據粒子的種類不同，與探測器內物質反應的過程也不一樣。特別是粒子停止時所到達的深度是乙個注目點。
以上就是基本粒子之一的Z粒子的質量測量的方法。正是這樣費力費時費錢的工作逐漸將我們對宇宙的理解拼湊完整的。
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