基于共轭梯度优化算法的BP神经网络在高能粒子鉴别等领域中的应用

人工神经网络方法已被引入高能物理实验领域并被广泛地应用于夸克胶子喷注的鉴别、电子强子分辨、顶夸克和Higgs粒子的寻找等等。本文采用了一种改良的共轭梯度优化算法并应用于高能物理实验中粒子的鉴别。在该应用中,此算法既能实现每步迭代时在搜索方向上获得最优步长,又能避免目标函数陷入局部收敛点,从而使目标函数快速收敛,提高了算法的有效性。分析结果表明,我们改进后的BP算法显著地提高了粒子物理数据分析中的粒子鉴别能力。     

LHCb实验宣布发现双粲重子

<正>2017年7月6日,在威尼斯召开的EPS高能物理会议上,欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的LHCb实验宣布发现由两个粲夸克和一个上夸克组成的新粒子■_(cc)~(++)(Xi_(cc)~(++))。尽管目前的理论早已预言     

关于t夸克的发现

1984年7月3日,在日内瓦欧洲核子研究中心的大型学术讨论会上UA-1实验组报道了发现t夸克的实验结果.我国光明日报和人民日报都报道了这一消息.这是自去年2月和6月该中心的两个实验组UA-1和UA-2发现W+和Z0中间玻色子以来的又一重大事件. 在1974年发现c夸克,1977年发现b夸克以后,国际高能物理学界一直在设法寻找第六种夸克,即t夸克(也称顶夸克).因为理论家指出:轻子与夸克的对称性强烈地暗示,除了已有的u,d,s,c和b夸克以外,还应有t夸克存在. 近几年来,欧、美、日一些发达国家和地区不惜耗费巨资建造大型对撞机,其目的之一就在于寻找t夸克.…     

夸克与核力

发现中子以后的头三十年间,一直认为质子和中子(统称为核子)是构成原子核的基本粒子,它们之间的相互作用力是由它们之间交换介子而产生的.这种核力的介子交换理论解释了大量的实验,取得了相当的成功.但它将核子作为点粒子处理,而且无法解释核力的短程排斥心.后来,高能物理实验表明,质子、中子和介子都不是什么基本粒子,都具有内部结构,由夸克和反夸克构成.既然如此,那末,核子力与夸克之间的相互作用是什么关系?是否能从夸克之间的相互作用导出核力?这就是目前国内外正在迅速发展起来的关于夸克与核力问题的研究,它是一个值得重视的动向. 原…     

宇宙射线的观测——适合高中以上学生进行之近代物理实验

 美国费米国家加速器实验室(FNAL) 在2000 年成立夸克网(QuarkNet)的组织, 开始推动一个结合高能物理及网络技术的教学计划, 参与的学生能够测量及分析宇宙射线, 不但可以了解相关的近代物理知识及高能实验的技术, 也学习到团体合作及互相讨论的科学精神。2006年, 由东吴大学物理系为代表加入了夸克网的计划, 成立台湾夸克网的组织, 目前已有六所大学(东吴大学、辅仁大学、联合大学、中央大学、成功大学及高雄师范大学)物理相关的系所、中央研究院物理所、网格中心(ASGC)及台北市立天文教育馆参与。以下先介绍夸克网的计划缘起及内容, 然后解释能够进行的近代物理实验及在线实验室(e-Lab)的使用, 最后说明台湾夸克网的近程及远程的目标, 希望能广泛地邀请各高中及大学加入。     

今日中国物理(五)

 1.朱伟等人提出 EMC效应新模型据《核所信息》报载,华东师大副教授朱伟,中科院上海原子核研究所助理研究员沈建国,研究员邱锡钧和中科院理论物理研究所研究员张肇西,从1983年开始,研究核子内的夸克分布,指出EMC效应(European Muon Collaborotion)涉及到两个不同层次的夸克概念:当人们论述束缚态核子内的夸克时,指的是组份夸克(或叫结构夸克);而论述深度非弹性散射过程中的夸克,则指流夸克.考虑到这两个不同概念之间的区别和联系,他们提出核内组份夸克模型的初步理论,预言核内海夸克不可能增强.其论文于1985年在荷兰《物理通讯》(Phys.Lett)发表.1986年BCDMS国际协作组在第24届国际高能物理会议上所公布的实验结果表明:EMC实验组的原始实验数据在小X(Bjorken光锥变量)区的上升是错误的.     

当前粒子物理研究中的几个热点——记第16届国际轻子光子会议

 去年8月,第16届轻子光子国际会议在美国cofnell大学召开。来自世界各高能物理实验室的七百余名物理学家齐聚一堂,听取了实验与理论的近30篇专题报告。弱电统一和QCD标准模型获得实验更精确的检验,但是,顶夸克和Higgs粒子的寻找仍然是悬而未决的课题。     

e~＋e~－湮没中不同味道夸克喷注带电粒子多重数差别

利用“夸克产生律”与“夸克组合律”计算了ｅ＋ｅ－湮没中重夸克喷注事例的带电粒子多重数，结果与实验符合．并与轻夸克喷注事例及平均夸克味道喷注事例的多重数做了比较．     

高能物理的新进展

本文描述了近年来高能物理实验、理论的进展．实验表明不存在第四种轻中微子．Ｚ°质量、宽度、强耦合常数α５等的精确测量结果，进一步支持了标准模型．标准模型获得了巨大成功，同时它本身也在不断发展．新的加速器的建成以及更大加速器的建设计划，给高能物理的发展带来了新的希望．     

顶夸克的研究与展望

 20 年前(1995 年),费米实验室的Tevatron 对撞机在175 GeV 附近发现了一个全新的粒子, 被称为顶夸克(top quark),这是标准模型中最重的基本粒子。在所有标准模型预言的基本粒子中,顶夸克是倒数第二被发现的,是最后被发现的费米子。中科院高能物理研究所对该粒子的发现作出了贡献。     

超高能诱发核反应的国际合作实验研究进展

综述超高能诱发核反应的国际合作实验进展及相关的重离子物理研究现状.内容包括:1.有关夸克物质(夸克胶子等离子体QGP)的理论预言.2.超高能重离子碰撞的实验:(1)BNL/AGS能区的固定靶实验回顾;(2)CERN/SPS能区的固定靶实验回顾;(3)BNL/RHIC能区的对撞实验现状;(4)CERN/LHC能区的对撞实验现状.     

Formation and signature of quark matter in relativistic ion collisions

Exclusively using experimental information on particle production in nucleon-nucleon interactions, this paper attempts to demonstrate that: (i) the characteristics of relativistic collisions between heavy nuclei are determined by quark physics, not conventional nuclear physics; (ii) the formation of quark matter in such collisions can be observed experimentally via large multiplicities, copious production of photons (not from π decay), the anomalous strangeness, charm and baryon number structure of the events, and appearance of structure in the rapidity distribution; (iii) the formation of quark matter has actually been observed in high energy cosmic ray interactions. We show that the 100 TeV threshold for the appearance of anomalous interactions reflects the transition from nucleonic to quark structure of the nucleus. Observed anomalies match the signatures of quark matter formation in (ii); (iv) our results imply the abundant presence of heavy nuclei, e.g. Fe, in the high energy cosmic ray spectrum. Cosmic ray interactions above 100 TeV can eventually be used to study the vacuum structure of quantum chromodynamics and the disappearance of spontaneous symmetry breaking due to the restoration of symmetry at high matter densities.     

核物质和夸克物质的对称能（英文）

对称能表征了同位旋非对称强相互作用物质状态方程的同位旋相关部分,它对于理解核物理和天体物理中的许多问题有重要意义。简要总结了关于核物质和夸克物质对称能研究的最新进展。对于核物质对称能,通过对核结构,核反应以及中子星的研究,目前对其亚饱和密度的行为已有比较清楚的认识,同时,对饱和密度附近对称能的约束也取得了很好的研究进展。但如何确定核物质对称能的高密行为仍然是一个挑战。另一方面,在极端高重子数密度条件下,强相互作用物质将以退禁闭的夸克物质状态存在。同位旋非对称夸克物质可能存在于致密星内部,也可能产生于极端相对论重离子碰撞中。对最近关于夸克物质对称能对夸克星性质的影响以及重夸克星的存在对夸克物质对称能的约束的研究工作进行了介绍,结果表明同位旋非对称夸克物质中上夸克和下夸克可能感受到很不一样的相互作用,这对于研究极端相对论重离子碰撞中部分子动力学的同位旋效应有重要启发。The symmetry energy characterizes the isospin dependent part of the equation of state of isospin asymmetric strong interaction matter and it plays a critical role in many issues of nuclear physics and astrophysics. In this talk, we briefly review the current status on the determination of the symmetry energy in nucleon (nuclear) and quark matter. For nuclear matter, while the subsaturation density behaviors of the symmetry energy are relatively well-determined and significant progress has been made on the symmetry energy around saturation density, the determination of the suprasaturation density behaviors of the symmetry energy remains a big challenge. For quark matter, which is expected to appear in dense matter at high baryon densities, we briefly review the recent work about the effects of quark matter symmetry energy on the properties of quark stars and the constraint of possible existence of heavy quark stars on quark matter symmetry energy. The results indicate that the u and d quarks could feel very different interactions in isospin asymmetric quark matter, which may have important implications on the isospin effects of partonic dynamics in relativistic heavy-ion collisions.     

高能物理的实验现状

本文简要介绍国内外高能物理发展的最新状况,概述了国外对顶夸克存在的证据、电弱相互作用的精密检验及重味物理与轻子物理的进展．另外,还介绍了在北京谱仪上,有关τ质量测量、Ｊ／ψ衰变性质、ψ衰变性质及Ｄｓ衰变性质方面的最新结果． The recent experiment status of high energy physics in the world are presented briefly.The evidence for the TOP quark,precision test of EW interaction, heavy flavor physics and lepton physics are summarized in the first part. The second part introduces the new results on τ mass measurement,ψ decay,Ds decay and J/ψ decay performance from BES.     

Lead beam experiments at the CERN SPS

The acceleration in 1986 of¹⁶O beams to 200 GeV/nucleon at the CERN SPS created a new frontier of particle and nuclear physics, namely the study of high energy density systems with hundreds of quarks and gluons created in the central collisions of nuclei with heavy targets. In order to produce the largest piece of “quark matter”, beams as heavy as²⁰⁸Pb are needed. The Lead-Injector Project that would provide them is presented. Possible experimental approaches to extract the physics from collisions with thousands of produced particles are discussed.     

Introduction to Quark-Gluon plasma

Study of Quark-Gluon plasma (QGP) has been a very active area of research in high energy physics since last four decades. This article gives an elementary introduction to QGP. It covers the motivation to study QGP, its abundance in nature, experimental status, production mechanism, signatures and modelling dynamics. We have discussed the medium effects in QGP in terms of response functions, heavy quark potential and Landau damping. Some other recent approaches are also discussed.     

强磁场与涡旋场中的夸克胶子物质

相对论重离子碰撞可以产生高温的夸克胶子物质，同时也产生极强的电磁场和流体涡旋。在强电磁场和涡旋场中的夸克胶子物质呈现出新奇的宏观量子现象，比如手征磁效应、手征涡效应、手征分离效应、手征电分离效应、自旋极化现象等。它们一方面给我们提供了可以探测高温下量子色动力学的非平庸规范场拓扑结构、强相互作用的宇称破坏、夸克胶子物质中的自旋动力学等的实验手段，另一方面也与物理学其他分支，比如粒子物理、凝聚态物理、天体物理、冷原子物理等发生紧密联系，形成新的交叉研究领域。本文旨在对这些宏观量子现象的产生机制以及它们在相对论重离子碰撞中的探测等做一回顾和展望。特别地，我们揭示出重离子碰撞的磁场强度可以达到$10^{18}\sim 10^{20}$ G，流体涡旋可以达到$10^{22}$ s–1；这是我们已知当前宇宙中最强的磁场和流体涡旋。我们定量地对同量素碰撞实验做了分析，发现即便背景比例达到93%以上，当前的同量素碰撞实验仍然可在大约$3\sigma$的显著性水平上判断是否有手征磁效应的发生。我们系统地给出了满足因果律的自旋流体力学方程，并推导了其中的集体激发模式，这将有助于理解超子自旋极化中出现的符号问题。     

Properties of the top quark

The top quark was discovered at the CDF and D0 experiments in 1995. As the partner of the bottom quark its properties within the Standard Model are fully defined. Only the mass is a free parameter. The measurement of the top quark mass and the verification of the expected properties have been an important topic of experimental top quark physics since. In this review the recent results on top quark properties obtained by the Tevatron experiments CDF and D0 are summarised. At the advent of the LHC special emphasis is given to the basic measurement methods and the dominating systematic uncertainties.     

Heavy flavour hadron spectroscopy: An overview

A comprehensive overview and some of the theoretical attempts towards understanding heavy flavour hadron spectroscopy are presented. Apart from the conventional quark structure (quark, antiquarks structure for the mesons and three-quarks structure of baryons) of hadrons, multiquark hadrons the hadron molecular states etc., also will be reviewed. Various issues and challenges in understanding the physics and dynamics of the quarks at the hadronic dimensions are highlighted. Looking into the present and future experimental prospects at different heavy flavour laboratories like BES-III, CLEO-c, BaBar, Belle, LHC etc., the scope for theoretical extensions of the present knowledge of heavy flavour physics would be very demanding. In this context, many relevant contributions from the forthcoming PANDA Facility are expected. Scopes and outlook of the hadron physics at the heavy flavour sector in view of the future experimental facilities are highlighted.