研究 。 物理學家 相信 ， 所有 複雜 的 事件 都 是 由 少數 基本 的 事件 所 組成 ； 而 這些 基本 的 事件 ， 就 是 在 描述 基本 粒子 間 的 變化 。 例如 電子 吸收 或 放出 一 光子 而 改變 其 運動 之 方向 就 是 一 個 基本 事件 。 基本 粒子 大致 分為 兩 類 ， 第一 類 是 構成 物質 的 主要 成份 ， 包括 夸克 及 輕子 （ 電子 ） ； 第二 類 主要 是 媒介 基本 粒子 間 的 作用 ， 包括 媒介 電磁 作用 的 光子 、 媒介 強 作用 的 膠子 ， 及 媒介 弱 作用 的 Ｗ 、 Ｚ 等 「 規範 粒子 」 。 描述 Ｗ 、 Ｚ 及 膠子 的 理論 是 描述 光子 的 電磁 理論 的 推廣 ； 此 推廣 的 理論 首 由 楊振寧 院士 提出 ， 因此 稱為 「 楊密爾思 規範場論 」 。 對 這 一 類 規範場論 ， 物理學家 的 了解 還不是 很 透徹 ， 因此 還 是 理論 及 實驗 上 一 個 主要 的 研究 方向 。 目前 已 知 的 夸克 及 輕子 各 有 三 代 ， 每 一 代 包括 兩 個 夸克 及 兩 個 輕子 。 第一 代 的 夸克 稱為 上夸克 及 下夸克 ， 輕子 則 為 電子 及 電子 微 中子 。 第二 代 的 夸克 為 奇夸克 及 魅夸克 。 丁肇中 院士 即 因 首先 證實 魅夸克 的 存在 而 獲 諾貝爾獎 。 第 三 代 的 夸克 稱為 底夸克 及 頂夸克 。 頂夸克 至 目前 尚未 發現 ， 祇 知 其 可能 較 銫原子 還 重 。 三 代 的 夸克 及 輕子 間 的 質量 差異 極 大 ， 此 差異 之 來源 ， 也 是 一 個 待 解 之 謎 。 除了 物質 之外 ， 還 有 反 物質 。 譬如 質子 有 對應 之 反質子 ， 電子 有 對應 之 反電子 （ 或 稱 正子 ） ， 夸克 有 對應 之 反夸克 。 物理學家 相信 若 將 時間 之 方向 反轉 ， 左右 對調 ， 同時 將 正 、 反 物質 交換 ， 則 物理 定律 不變 。 此 對稱性 通稱為 「 ＴＰＣ 守恆律 」 。 一 個 重要 的 問題 是 ： 若 祇是 時間 反轉 ， 或 祇是 左右 對調 ， 或 正 、 反 物質 交換 ， 物理 定律 是否 仍然 不變 ？ 楊振寧 及 李政道 院士 即 因 首先 指出 弱 作用 在 左右 對調 下 不 具 對稱性 ， 並 經 吳健雄 院士 實驗 證實 而 獲 諾貝爾獎 。 雖然 弱 作用 不 具 左右 對調 之 對稱性 ， 但是 在 絕大多數 觀測到 的 現象 中 ， 若 將 左右 對調 同時 又 將 正 、 反 物質 交換 則 仍 是 對稱 的 ； 此 對稱性 稱為 「 ＣＰ 守恆律 」 。 我們 知道 宇宙 間 ， 大部分 是 物質 而 非 反 物質 ， 若是 物理 定律 具 ＣＰ 對稱性 ， 則 很 難 理解 此 宏觀 的 物質 反 物質 之 不 對稱 現象 。 因此 ， ＣＰ 對稱 破壞 之 研究 ， 也 是 當前 粒子 物理 研究 之 一 主要 課題 。 因為 底夸克 早已 被 發現 ， 物理學家 相信 底夸克 的 配對 頂夸克 也 應該 存在 。 如果 不 頂夸克 ， 就 表示 當前 對 基本 粒子 物理 的 了解 有 很 大 的 缺陷 。 若 頂夸克 在 費米 實驗 被 發現 了 ， 則 需要 更 進一步 了解 其 性質 ， 以 確定 是否 和 物理學家 目前 之 了解 吻合 。 很 有 可能 經由 對 頂夸克 及 其 衰變 產生 之 弱 作用 規範 粒子 之 研究 ， 而 對 上面 所 提到 的 一些 待 解 之 謎 ， 提供 寶貴 之 線索 。 費米 實驗室 及 正反 質子 對照 實驗 實驗組 費米 實驗室 位於 美國 中部 芝加哥市 西郊 ， 為 能源部 所 支持 之 最 重要 的 粒子 物理 國家 實驗室 之 一 。 實驗室 主要 之 設施 為 一 周長 約 四 英哩 之 質子 加速器 ， 可 將 質子 及 反質子 加速 到 ９千億 電子 伏特 ， 以 進行 質子 反質子 對撞 之 觀測 ； 另外 也 提供 許多 射束線 ， 可 將 高能 質子 引出 ， 以 進行 質子 與 固定 靶 撞擊 之 實驗 。 費米 實驗室 為 當前 能量 最 高 之 質子 加速器 實驗室 ， 祇有 在 此 進行 對撞 實驗 ， 才 有 可能 找到 頂夸克 。 目前 進行 質子 反質子 對撞 實驗 的 有 ＣＤＦ （ Ｃｏｌｌｉｄｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒａｔ Ｆｅｒｍｉｌａｂ ） 及 ＤＯ 兩 個 實驗組 ， ＣＤＦ 由 來 自 美國 、 加拿大 、 日本 、 義大利 及 中華民國 等 五 個 國家 ， 分 屬 ３５ 個 大學 或 研究 機構 之 ４３９ 位 研究 人員 組成 。 ＣＤＦ 探測器 總重 ５０００ 噸 ， 有 三 層 樓 高 ， 十萬 個 電子 讀出 頻道 ， 實驗 進行 時 ， 一 週 ７