重轻子理论的先驱──蔡永赐

 题图：１９９９年９月于ＳＬＡＣ,从左至右蔡永赐,潘诺夫斯基,郑志鹏．与世界上设立的名目繁多的奖励相比,诺贝尔物理学奖无疑最具公正性和权威性。从１９０１年至２０００年,该奖获得者共计１６２人次。几乎可以说,所有获奖人无一不是获奖领域的先驱者和开拓者,其物理学成就都是经得起历史检验的,都无愧于诺贝尔物理学奖这个至高无上的科学荣誉。然而,诺贝尔物理学奖却令人遗憾地未能做到“四海无遗珠”。除了以前引起过议论的一些例子之外,这里介绍的对重轻子（即ｒ轻子）理论做出了开拓性贡献的蔡永赐（Ｙｕｎｇ－ｓｕＴｓａｉ）教授,也成了诺贝尔物理学奖的一颗“遗珠”。     

探测到τ子型中微子存在的直接证据

 众所周知,按照粒子物理学标准模型和理论,物质应该由１２种基本粒子所构成,它们包括６种夸克和６种轻子。夸克包括下、上、奇异、粲、底、顶６种。轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。至１９９５年,科学家通过多种实验手段已先后陆续探测到了除τ子中微子以外的１１种基本粒子,２０００年又发现了τ子中微子存在的直接证据。１９７８年,美国斯坦福大学物理学家马丁·佩尔从实验上发现了τ轻子,表明了τ子中微子的存在,从而荣获１９９５年诺贝尔物理学奖。但由于τ子中微子不带电,又几乎不与周围物质相互作用,所以科学家很难直接探测到它。     

高能e+e-物理成就与展望（二）

 六、发现τ轻子餐夸克发现以后,在物质的两类基本组成单元--夸克和轻子之间形成了一个对称的图象:两对轻子,即电子和电子型中微子(v_?)、μ子和μ子型中微子（v_μ）,对应于两对夸克,即上（μ）和下（d）、粲（c）和奇异（s）.它们可以分为两“代”:第一代是u,d,e,v_a,第二代是c,s,μ,v_μ.两代成员依次一一对应,对应的成员具有相同性质,区别主要表现在质量上面,第二代的比第一代的大.     

只带一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型

我们提出一个包括两种基本费米子和一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型. 其中, 基本费米子无质量并且不带色, 基本标量粒子是色的三重态. SU(3)_H定域规范作用将基本粒子束缚成轻子、夸克和弱玻色子等复合粒子. 轻子是由三个基本费米子组成的三体复合粒子, 夸克由一个基本费米子和一个基本标量粒子组成. 本模型基本粒子的数目较少, 存在为数不多的exotic粒子. 解释了轻子-夸克的对称性. 弱作用是超色单态之间的一种短距剩余作用, 它只在复合层次出现. 通过动力学对称破缺破坏了宇称守恒.     

SU(3)轻子模型与轻子质量差的动力学产生

在本文中,我们讨论了一种SU（3）轻子模型,在此模型中左手和右手轻子具有平等的地位,并给出sin²θw=1/4。为了减少Higgs粒子和Yukawa耦合常数的数目,我们还研究了由动力学自发破坏产生轻子质量差的可能性。通过有效势的计算（直到两圈图）,得出:复合Goldstone粒子仅当余下的Yukawa耦合常数位于一确定的小范围之内时才能形成。由此并得出相应的重轻子质量为130GeV。     

顶夸克为什么这么重?

 在费米实验室Tevatron质子-反质子对撞机上的CDF实验得到了第六味夸克(顶夸克)存在的证据(今年三月份,D0和CDF实验组同时宣布他们观测到了顶夸克--译者注),它使大家的注意力集中到了标准模型中的粒子的不寻常质量模式上。标准模型包含有三对夸克、三种带电轻子(电子、μ子和τ轻子)和其对应的三种中微子。夸克之间通过胶子“场”进行相互作用,同时也进行弱电相互作用。     

L3中心径迹室顶点位置分辨的改进

运用两种方法对L3中心任迹漂移室的顶点位置分辨进行了改进,一种是利用高能量分辨的电子和高动量分辨的μ子测量,限定轻子径迹的曲率半径,对径迹进行重新拟合;另一种是对中心径迹室每半边单元的径迹零位置位移进行校正.结合两种改进方法将轻子的顶点位置分辨由原来的137μm提高到60μm.     

可能存在的轻子型夸克态

最近在德国汉堡发现了一种轻子与夸克相结合的新物质－－轻子夸克。本文根据焦－－宫亚夸克模型及亚夸克对的产生与重组合机制，探讨了可能存在的轻子型夸克态。     

奇异粒子非轻子衰变的选择定则

本文用SU₃和G₂羣讨论了奇异粒子非轻子衰变的弱作用的变换性质。若强作用是SU₃对称的,可引进类似于同位旋(T旋)的V旋和U旋,和T旋一起来表示奇子非轻子衰变的选择定则。求得了简单选择定则情况下各个衰变过程的关系,其中包含了前人的结果而避免引用过多的假设。若强作用是G₂对称的,可引进包含同位旋在内的六种“旋”来给出选择定则。根据这些定则求得若干衰变过程的关系。证明了弱作用不能按G₂羣的七维或十四维表示变换。     

两类复合模型中夸克和轻子的家族问题

为了解决夸克和轻子的家族问题, 本文提出两类SU(3)_sc×SU(N)复合模型(模型A和B). 基本组元preon是两种无质量自旋1/2的费米子. 应用费米原理于三个preon超色单态复合体系, 得到了符合模型要求(同一个来自SU(N)的相同表示并按水平规范群的相同表示变换)的各种SU_sc×SU(N)模型包含的夸克和轻子家族数. 其中, 模型A的SU(3)_sc×SU(6)和SU(3)_sc×SU(5)分别预言了三代和五代轻的夸克和轻子家族.     

τ轻子物理

 粒子物理学中所研究的粒子,如果按照它们自身所具有的相互作用力来划分,可以分为强子和轻子两大类,各种相互作用的性质是十分不同的,具有了某一种相互作用力的粒子就会按照这种相互作用力的性质发生衰变、反应过程,强子具有强相互作用力,电磁相互作用力和弱相互作用力。但是,轻子就只具有电磁相互作用力(如果它带有电荷的话)和弱相互作用力。所以,强子和轻子的各种行为是十分不同的。     

陶质量测量的前世今生

 按照现在的说法，陶（τ）轻子是在1974~1977年之间由美国科学家马丁·佩尔领导的实验组发现的。佩尔当时在斯坦福直线加速器中心（SLAC）工作，他一直坚信会有比缪（μ）轻子更重的轻子存在，并不遗余力地不断寻找，只是那时没人有信他。1974年发现了第一个e-μ事例，当时佩尔自己也将信将疑。     

1995年诺贝尔物理学奖简介

 瑞典皇家科学院决定对轻子物理学先驱性实验贡献颁发1995年诺贝尔物理学奖,其中一半授予美国加州斯坦福大学的马丁·佩尔(MartinL.Perl),奖励他发现了τ轻子.     

弱电统一理论——SU(3)×U(1)模型

本文提出了一个对称性破缺前不仅左、右对称, 而且中微子(或反中微子)与荷电轻子、反轻子的弱作用也相同的SU(3)×U(1)模型. 这一模型无三角反常; 导出了sin²θ_w≤1/4; 在低能范围内与标准模型一致. 我们反轻子数推广为轻子荷. 证明了只有轻子荷才是严格守恒的, 各代轻子数分别守恒只能近似成立. 夸克不仅带有重子数、电荷, 而且也带有轻子荷. 本模型预言有μ_R→e_R+ν_eL+ν_μR, e^－+e^－→μ^－+μ^－等现象.     

今日中国物理

 1 北京谱仪开始D_s物理研究据《北京对撞机通讯》报道,目前有关D_s物理测量工作刚刚起步,D_s纯轻子衰变尚未观察到,D_s半轻子衰变与作为参照基准的D_s→（?）π⁺分支比有待精确测定,许多有争议的和未知的D_s轻子道衰变需要进一步研究.北京谱仪D_s的物理目标是:用同理论模型无关的直接测量法,测定D_s⁺→（?）π⁺衰变的绝对分支比;从D_s→ex半轻子衰变的测量,寻找非旁观者胶子过程的贡献:研究D_s→μv,τv纯轻子衰变,测定D_s衰变常数fD_s;有兴趣的D_s强子道衰变的研究.     

强子作为非拓扑孤粒子的SU(5)大统—模型(Ⅰ)

提出一种新的包含三代已知轻子与夸克的SU(5)大统—模型.按本模型,强子可看作由夸克形成的非拓扑孤粒子;轻子与夸克本质上是相同的,它们之间的差别是由对称性自发破缺造成的;在强子内部,夸克质量很小,其性质与已知夸克相同;在强子外部,夸克的性质与已知轻子相同,只是质量很重,并将很快衰变.本文除了定义严格守恒的电荷Q0、费米子数F0外,还在孤粒子内部定义了近似守恒的内色荷、内电荷、内费米子数.已知SU(5)大统—模型的(L-B)守恒相应于本模型的F0守恒.     

Z0的辐射衰变和重轻子

用SU(2)⊙U(1)规范理论, 假定轻子为两个左手二重态两个右手二重态, 两个中性左手单态. 自发破缺的结果除电子和电子中微子外, 还出现新的中微子以及一个带电的和两个中性重轻子. 假定带电重轻子质量介于Z⁰和W之间, 至少有一个中性重轻子比较重, 由Z⁰的辐射衰变实验可以得到解释.     

一种层子和轻子的结构模型

提出了一种亚层子模型. 层子和轻子是由rishon T和V组成的. T和V是SU_H(3)×SU_C(3)×SU_G(2)×U(1)群的多重态. 由这些多重态可以自然地得到三代层子和轻子. 在此模型中质子衰变为μ^－e⁺e⁺或e^－μ⁺μ⁺.     

τ轻子的发现——历史的追溯

 在北京正负电子对撞机上,由北京谱仪实验组完成的τ轻子质量精确测量工作被国内外一些著名科学家（包括李政道、杨振宁、丁肇中、吴大猷、周光召等）评价为近年高能物理最重要的实验成果之一。这一标志着中国高能实验物理走上本领域国际前沿的成绩,又促使τ轻子更加受到国内读者的关注和厚爱。我们愿借《现代物理知识》杂志的一角,介绍一些关于τ轻子发现和确认的若干背景知识。     

关于弱相互作用的中间玻色子理论和CP不守恒问题

近年来,在奇异数改变的奇异粒子衰变中,发现了以下重要的实验结果: (1)非轻子衰变中主要是△|Ⅰ|1/2的过程; (2)轻子衰变中|△Ⅰ|=1/2和3/2的过程都存在,△S=±△Q的过程都存在; (3)对于轻子衰变和非轻子衰变,都没有发现|△s|>1的过程,并且最近实验上测得K_1~0—K_2~0质量差很小。这些都说明了,在一级弱相互作用的过程中|△s|>1的过程