探索物质的极限——CERN超相对论性核碰撞

<正>1.强相互作用物质20世纪70年代,人们发现了强相互作用的基本理论——量子色动力学(QCD)。相比于在量子电动力学(QED)中传递电磁相互作用的不带电光子,量子色动力学中传递强相互作用的胶子自身携带强相互作用色荷。量子电动力学和量子色动力学     

微扰量子色动力学理论

量子色动力学(QCD)是强作用理论最好的候补者。本文从理论和唯象观点方面介绍了微扰量子色动力学理论的几个主要研究课题、基本成果和存在问题。     

强相互作用理论的渐近自由——2004年诺贝尔物理学奖介绍

瑞典皇家科学院把 2004年度的诺贝尔物理学奖授予了美国的戴维·格罗斯 (DavidJ. Gross),戴维·玻利泽(H. DavidPolitzer),弗兰克·维里茨克(FrankWilczek)三位理论物理学家,以表彰他们揭示出了强相互作用的 '渐近自由 '特性.文章按历史顺序,简要回顾了强相互作用理论———量子色动力学的基本“要素”.介绍了理论上如何得出强相互作用“渐近自由”和“渐近自由”的含义,引述了实验检验理论上的“渐近自由”最典型和最新的情况,展示了强相互作用“渐近自由”的高度正确性.介绍了基于“渐近自由”的微扰量子色动力学.指出“渐近自由”的发现和证实是确立量子色动力学为描述强相互作用的正确理论的依据,同时列举了当前量子色动力学的“色禁闭”等一些前沿问题.“渐近自由”的发现和证实确实深刻地影响了粒子物理,如量子色动力学成了标准模型的重要组成和导致相互作用的大统一理论等.     

新书预告——推荐一本好教材《量子色动力学引论》

中国科学院高能物理研究所研究员黄涛撰写的一本新书《量子色动力学引论》即将由北京大学出版社出版,可望在2011年春节后与读者见面.量子色动力学(quantum chromodynamics,简称QCD)是20世纪70年代初发展起来的新理论,曾获得2004年度诺贝尔物理学奖,现已被公认为强相互作用的基本理论.《量子色动力学引     

强相互作用理论的渐近自由--2004年诺贝尔物理学奖介绍

瑞典皇家科学院把2004年度的诺贝尔物理学奖授予了美国的戴维·格罗斯(David J. Gross),戴维·玻利泽(H. David Politzer),弗兰克·维里茨克(Frank Wilczek)三位理论物理学家,以表彰他们揭示出了强相互作用的'渐近自由'特性.文章按历史顺序,简要回顾了强相互作用理论--量子色动力学的基本"要素".介绍了理论上如何得出强相互作用"渐近自由"和"渐近自由"的含义,引述了实验检验理论上的"渐近自由"最典型和最新的情况,展示了强相互作用"渐近自由"的高度正确性.介绍了基于"渐近自由"的微扰量子色动力学.指出"渐近自由"的发现和证实是确立量子色动力学为描述强相互作用的正确理论的依据,同时列举了当前量子色动力学的"色禁闭"等一些前沿问题."渐近自由"的发现和证实确实深刻地影响了粒子物理,如量子色动力学成了标准模型的重要组成和导致相互作用的大统一理论等.     

量子理论的发展过程与浅评

量子理论,亦称量子物理学,是20世纪与相对论并肩崛起的又一场物理科学的重大变革,是探索微观粒子运动规律的物理学新理论。到目前为止,它的发展过程历经了旧量子论,量子力学,量子电动力学,量子味动力学和量子色动力学五个阶段。这里作简要介绍如下。     

量子色动力学

量子色动力学(QCD)是一种尝试性强相互作用基本理论.在对强相互作用规律还没有完全认识的情况下,人们根据实验已经观测到的强相互作用性质以及寻找相互作用理论形式的一般原理——规范场论[1],提出了量子色动力学. 目前,虽然这个理论的物理结果还不完全清楚,可是许多物理学家却     

基本粒子及其相互作用的标准模型

“标准模型”是用来描写一种量子理论的术语,这种理论包括了强相互作用理论(量子色动力学)和弱电统一理论.图中也把引力相互作用包括了进来,尽管它不属于标准模型.     

基本粒子及其相互作用的标准模型

 “标准模型”是用来描写一种量子理论的术语,这种理论包括了强相互作用理论(量子色动力学)和弱电统一理论.图中也把引力相互作用包括了进来,尽管它不属于标准模型.     

北京谱仪实验物理成果

当前描述物质微观基本结构最成功的理论是粒子物理的标准模型,包括描述强作用力的量子色动力学,描述弱相互作用和电磁作用力的电弱理论。在量子色动力学方面,人们对夸克禁闭问题和低能非微扰性质还不能完全理解;在电弱理论方面,需要实验上提供更加精确的参数约束和检验。北京正负电子对撞机和北京谱仪实验是我国最早的大科学装置,也是目前国际上唯一运行在陶粲能量区域的高亮度实验装置,致力于在强子物理、量子色动力学的非微扰性质、电弱理论检验和寻找超标准模型的新物理等方面开展研究。文章将介绍北京谱仪多年来在实验上取得的科学成果,包括陶轻子质量精确测量、R值测量、奇特强子态研究和粲强子弱衰变测量等。     

非对称的玻色-爱因斯坦凝聚中的约瑟夫森结的动力学性质

利用半经典量子理论，研究了玻色-爱因斯坦凝聚体处于非对称的约瑟夫森结的动力学行为.结果表明双势阱中不同势阱的基态能量差与其相互作用能量的比率χ=0时，凝聚体表现为约瑟夫森效应；当χ≠0时，凝聚体中既存在量子宏观隧穿效应，又存在量子宏观局域效应. 关键词： 玻色爱因斯坦凝聚 约瑟夫森结 动力学性质     

基态八重态重子质量的手征描述

质量作为物质最基本的属性,其起源一直是物理学研究的根本问题之一。根据物质层次的 划分,理解可见宇宙物质（能量）组成的关键在于理解核子（基态重子）的质量。现代粒子物理与 原子核物理研究指出,基态重子质量的绝大部分来自强相互作用。然而,由于色禁闭现象,强相互 作用的基本理论–量子色动力学–在低能区无法解析求解,导致很长一段时间里对基态重子质量的 研究不得不借助于各种唯象模型。二十一世纪以来,随着计算机运算能力的发展和算法的持续改 进,格点量子色动力学模拟取得了令人瞩目的成绩,使得人类从第一原理出发计算基态重子的质 量,进而定量地理解质量的起源成为可能。另一方面,受到计算资源的限制,目前绝大部分格点 量子色动力学模拟必须采用比物理值大的轻夸克质量、不足够大的盒子体积和不足够小的格点间 距。因而,为了从格点量子色动力学模拟中提取感兴趣的观测量的物理值,必须对格点数据进行 如下三种延拓：手征延拓将轻夸克质量延拓到物理值（即mq ! mphys: q ）,有限体积修正将有限的四 维空间延拓到无穷大（即V = L4 ! 1）,连续性延拓将有限格点间距延拓到零（即a ! 0）。手征 微扰理论为开展这些延拓提供了必要的理论基础。作为量子色动力学的低能有效理论,手征微扰 理论原则上可以模型无关地描述强相互作用物理。但随着手征阶数的升高,仅仅依靠实验数据无 法完全确定理论中未知的低能常数。高统计量的格点量子色动力学模拟数据的出现为解决这一难 题提供了新的思路,从而使得基于高阶手征微扰理论的研究成为可能。本文将简要介绍当前基于 协变重子手征微扰理论对基态八重态重子质量及格点量子色动力学模拟数据的研究。     

带有2+1味道Wilson费米子的格点量子色动力学在有限温度、有限密度下的相变

利用格点规范理论研究了带有2＋1味道费米子的量子色动力学在有限密度及温度下的相变问题,研究了去禁闭相变与化学势和裸质量参数之间的依赖关系,并利用有限体积效应分析以及Monte Carlo模拟的演化序列所反映出的特点对相变的类型做了确认,给出了相结构图. 关键词： 格点量子色动力学 相变     

量子色动力学札记

 今年《现代物理知识》第1 期向读者推荐了一本新书《量子色动力学引论》,已出版了数月。应编辑部约稿,谈谈我所经历以及在写作这本书时所知道的有关量子色动力学发展历史和有趣故事。     

物质结构在夸克-轻子层次上的动力学规律和研究发展趋势

文章综述了粒子物理中标准模型理论的历史发展、面临挑战以及未来的发展趋势.目前阶段物质结构最小组成单元是夸克和轻子,量子色动力学是描述夸克-胶子之间强相互作用的基本理论,它具有渐近自由和夸克禁闭的特点.量子色动力学和电弱统一理论一起构成粒子物理中标准模型理论.标准模型理论成功同时也面临两大挑战:对称性破缺的本质和夸克禁闭难题,这意味着标准模型理论需要发展和突破.人们期望粒子物理学、天文学和宇宙学交叉发展联手解决物质结构和早期宇宙研究中面临的难题,最终揭示超出标准模型的新物理规律.     

量子色动力学的历史

 本文作者哈拉尔德·弗里奇(Harald Fritzsch)是量子色动力学(简称QCD)的奠基人之一。他回忆了40年前QCD理论发展的一些历史背景。     

用量子色动力学描绘现代核物理的蓝图——评何汉新所著《核色动力学导论》

在2009年科技出版物物理学类著作中,中国科学技术大学出版社出版的何汉新教授的<核色动力学导论--量子色动力学及其对核子和核结构体系的应用>(以下简称<核色动力学导论>)以其新颖的题材引人注目.     

夸克介子模型的相图和表面张力

利用有限温度场论和平均场近似的方法,在考虑夸克真空涨落的情况下,研究了两个夸克味的夸克介子模型的量子色动力学相变的相图结构,得到了当夸克化学势密度较小时,量子色动力学相变是过渡相变,而当夸克化学势密度较大的时候,量子色动力学相变是一级相变.对于一级相变的区域,基于薄壁近似,给出了当温度等于临界温度Tc时,强子相表面张力随夸克化学势密度的变化关系.本研究为相对论重离子对撞实验和中子星早期结构演化提供必要的参考.     

胶子凝聚对Goldstein方程的修正

本文在背景场量子色动力学理论基础上考虑胶子凝聚对Goldstein方程的修正,并求出精确解.其解的行为表明简单的胶子凝聚图的贡献更有利于夸克和反夸克形成强子束缚态.     

玻色-爱因斯坦凝聚系统的量子Fisher信息与混沌

量子Fisher信息作为经典Fisher信息的自然推广,与量子信息中的纠缠判断具有密切联系.在表现为典型量子混沌特征的受击两分量玻色-爱因斯坦凝聚系统中,研究了与经典相空间对应的纠缠和量子Fisher信息动力学性质. 结果表明,初次撞击后的系统量子态是纠缠的,与初态所处相空间中的混乱程度无关.而量子Fisher信息的动力学演化对系统初态非常敏感,当初态处于混沌区域时,量子Fisher信息值比初态处于规则区域时大.利用这种较好的量子-经典对应关系,得到量子Fisher信息可以刻画量子混沌的结论. 关键词： 量子Fisher信息 玻色-爱因斯坦凝聚 量子混沌 量子-经典对应