粒子物理

粒子物理學建立后，在上一個世紀六十年代，核物理學和粒子物理分道揚鑣，核物理學已不再處于物質結構研究的最前沿。這是人類對自然界認識的一個重大失誤，也是近代物理學的一個悲劇。原子核是微觀物質的基石，在某種意義上說，無論是基本粒子理論或原子理論都應該建立在原子核理論基礎上。原子只是原子核在核外空間(0.1納米)的一個表象，而且是一種特殊(如地球環境)的物相，原子核在核外空間更普遍的存在的物相是等離子態。最簡單的核是氫原子核，也稱為質子，另一個核子稱為中子，核子是最基本的粒子，其它的物理粒子如介子、輕子等都是原子核反應的產物，在原子核反應中最基本量子數是核的質量數A，這是個守恒量。物理學有本末倒置之嫌，這是從原子核的質量觀測數據和電子深度非彈性散射(deep inelastic scattering)實驗數據得出的結論。我們可以回顧原子物理學和原子核物理學的歷史，從1913年到1927年，曾經出現四個關于氫原子理論(玻爾理論、索末菲理論、薛定格理論和狄拉克理論) 這些理論都能說明氫原子的光譜，而從海森伯1932年提出原子核結構之后，近八十年時間中，曾出現許多原子核的理論，沒有任何一個理論能夠解釋原子核的質量等靜態數據和核的放射性，這說明人們對原子的認識基本是正確的，而對原子核的認識從一開始就進入了誤區。

核能利用方面也不像前階段那樣迫切需要核物理提供數據、研制關鍵設備。從70年代起，核物理進入縱深發展和廣泛應用的更為成熟的階段。

核物理的今天

在現階段，由于重離子加速技術的發展，已能有效地加速從氫到鈾全部元素的離子，能量達到每核子1×109eV，擴充了變革原子核的手段，使重離子核物理研究有全面的發展。強束流的中、高能加速器不僅提供直接加速的離子流，還能提供諸如π介子、Κ介子等次級粒子束，從另一方面擴充了研究原子核的手段，加速了高能核物理的發展。超導加速器將大大縮小加速器的尺寸，降低造價和運轉費用，并提高束流的品質。

核物理實驗方法和射線探測技術也有了新的發展。微處理機和數據獲取與處理系統的改進，影響深遠。過去，核過程中同時測定幾個參量就很困難，當前，一次記錄幾十個參量已很普遍。對一些高能重離子核反應，成千個探測器可同時工作，一次記錄和處理幾千個參量，以便對成千個放出的粒子進行測定和鑒別。另一方面，一些專用的核技術設備都附有自動的數據處理系統，簡化了操作，推廣了使用。

目標

核物理基礎研究的主要目標有兩個方面:①通過核現象研究粒子的性質和作用，特別是核子間的相互作用。一些重要問題如中子的電偶極矩、中微子的質量和質子的壽命等都要通過低能核物理實驗測定;粒子間相互作用的重要知識也可由中高能核物理提供。②核多體系運動的研究。核多體系是運動形態很豐富的體系，過去主要研究了基態和低激發態的性質以及一些核反應機制，對于高自旋態、高激發態、大變形態以及遠離β穩定線核素等特殊運動形態的研究才剛開始，對基態和低激發態的實驗知識也不足，遠小于多體波函數提供的信息。核運動形態的研究將在相當長的時期內成為核物理基礎研究的主要部分。

核技術的廣泛應用是本階段的重要特點。常用的小型加速器已投入工業生產，成千上萬臺加速器在研究所、大學、工廠和醫院中運轉，鈷60放射源的使用更為普遍;另一方面，幾乎沒有一個核物理實驗室不在從事核技術的應用研究。核技術應用主要有以下幾個方面:①為核能源的開發服務，為大型核電站到微型核電池提供更精確的數據和更有效的利用途徑。②同位素的應用，這是應用最廣泛的核技術，包括同位素示蹤、同位素儀表和同位素藥劑等。③射線輻照的應用，利用加速器及同位素輻射源，進行輻照加工、食品消毒保鮮、輻照育種、探傷以及放射醫療。④中子束的應用，除利用中子衍射分析物質結構外，還用于輻照、摻雜、測井、探礦及生物效應，如治癌。⑤離子束的應用，大量的加速器是為了提供離子束而設計的，離子注入技術是研究半導體物理和制備半導體器件的重要手段，離子束則是無損、快速、痕量分析的主要手段，特別是質子微米束對表面進行掃描分析，對元素含量的探測極限可達1×10-15~1×10-18克，是其他方法難以比擬的。

在原子核物理學誕生、壯大和鞏固過程中，核技術的應用使核物理基礎的研究獲得廣泛的支持，后者又為前者不斷開辟新的途徑。這兩方面的需要推進了粒子加速技術和核物理實驗技術的發展;而這兩門技術的新發展，又有力地促進了核物理的基礎和應用的研究。這種相互推動、共同發展的趨勢，將在核物理的新階段中發揮日益巨大的作用。

核物理學的另一個目標就是利用粒子反沖技術造福人類，若成功研制小型加速器，人類將步入一個嶄新的社會階段(可以實行共產主義制度，按需分配)。