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。     

美国费米国家实验室首次报道了τ中微子存在的直接证据

美国费米国家实验室于 2 0 0 0年 7月 2 1日正式宣布 :τ中微子的第一个直接证据已在该实验室和加速器实验中观察到了 .在粒子物理标准模型的“基本粒子周期表”(见表 1)中 ,物质粒子一共有 12个成员 ,包括 6个夸克(ｄ ,ｕ ,ｓ ,ｃ ,ｂ ,ｔ)和 6个轻子 (ｅ ,νｅ,μ ,νμ,τ ,ντ) .这些构成物质基本单元的粒子都是费米子 ,它们分成三代 ,一一对应 .其中全部 6个夸克和 5个轻子均已发现 ,唯独τ中微子迟迟没有露面 .虽然早在 2 5年前τ轻子发现之际 ,人们就确信应当存在着与之相应的τ中微子 ,如同电子有相应的电子中微子、μ子有相应的 …     

美国连续束电子加速器的能量升级到12GeV的科学与实验设备

驱动美国托马斯杰斐逊国家加速器装置（Thomas Jefferson National Accelerator Facility，简称JLab）的能量升级到12GeV的科学是研究胶子激发和色禁闭的起因，研究原子核的构件——核子是如何由夸克和胶子构成的，研究原子核的结构及寻找新物理等的一门科学，实验设备是12GeV的加速器、各种超导磁谱仪及极化靶等，在能量为12GeV的加速器中，将采用深度遍举过程和极化实验。     

超新星核中的夸克相变及夸克质量效应

分别基于组夸克质量模型和流夸克质量模型, 讨论了超新星核心区两味夸克物质到更稳定的三味夸克物质的相变过程. 结果表明, 两种质量模型下相变的特征时标都短于10^-8s, 且质量越小的流夸克质量模型的相变速率越快;组分夸克质量模型下所得到的超新星核区的s夸克丰度, 中微子丰度及中微子总能量(除温度)相比前人的结果有轻微的增加, 而流夸克质量模型下所得到的这些参量的增加更为明显, 采用流夸克质量模型更有利于超新星的中微子延迟爆发机理的成功. 关键词： 夸克相变 组分夸克质量 流夸克质量 超新星     

强子事例分析

这里发表的是Mark-J合作组获取的终态为强子的实验数据分析. 质心系能量由12GeV到46.78GeV, 总的时间积分亮度为128.06Pb^－1. 通过R值的测量可以确定是否有新的夸克产生. 实验结果给出, 在这个能量范围内=3.85±0.02±0.12, 与五味夸克的QCD预期值3.9一致, 表明没有顶夸克产生. 在能量范围39.79GeV到46.78GeV寻找顶夸克素的窄共振态, 发现最大的B_h∙Γ_ee值在√s=45.12±0.04GeV处, B_h∙Γ_ee的上限为3.00keV(95%置信度).     

√SNN=130GeV时Au+Au碰撞中的反重子与重子比率

按照夸克随机组合的简单组合模型, 本文通过分析得出重子反重子比率与夸克反夸克平均产生几率的关系. 进一步计算了相对论重离子碰撞过程中各种反粒子与粒子的比率, 不需要任何额外假定, 预言的比率与RHIC加速器√S_NN=130GeV时Au+Au碰撞STAR实验的结果基本一致. 表明夸克组合模型能够解释相对论重离子碰撞过程的反粒子与粒子比率.     

物理学家发现5夸克粒子

经过 30年的寻找 ,物理学家终于发现了 5夸克粒子存在的证据 .大多数粒子或是含有 1个夸克和1个反夸克的介子 ,或是由 3个夸克或者 3个反夸克组成的重子 .如今 ,日本和美国的核物理学家发现了一个含有 2个上夸克、2个下夸克和 1个奇异反夸克的 5夸克粒子 .2 0 0 2年 ,TakashiNakano和他在Spring - 8(LEPS)激光电子光子实验组的同事们在日本的一个学术会议上报告了质量为 1.5 4GeV的 5夸克粒子 (pentaquark)的实验证据 .这个粒子是在高能射线与炭核里的中子发生散射的实验中观测到的 .粒子的质量和峰的宽度 (2 5MeV)都与理论预言相符 .…     

重子中七夸克成分qqq(q¯q)2 的低位能谱

在非相对论夸克模型内,利用手征超精细相互作用,把原来对五夸克系统qqqq¯q 能谱的预言,扩展到了七夸克系统qqq(q¯q)2 的基态和轨道第一激发态能谱的计算,所使用的参数也是来自于五夸克系统。预言了最低七夸克态的能量大约是2.1 GeV,自旋-宇称是JP =1/2+或者JP =1/2-。由于在这个能区也存在一些三夸克系统和五夸克系统,所以能量在2 GeV 以上的重子激发态可能是这3 种夸克成分的混合。The low-lying energy spectra of 7-quark systems qqq(q¯q)2 is investigated with the schematic flavor-spin interaction, as an extension of the qqqq¯q five quark model. The lowest qqq(q¯q)2 state with an approximate energy 2.1 GeV and the spin-parity JP =1/2+ or JP =1/2-, has been predicted with the parameters used in the five quark system.Because of the overlap with the corresponding qqq and qqqq¯q states above 2 GeV, it is possible for the high excited baryon-resonances to have substantial qqq(q¯q)2 admixtures.     

中子星内部非奇异-奇异夸克物质的相变

研究了中子星内部从两味夸克物质到三味夸克物质的相变过程。发现这个过程的时标短至10^-7s,并且在相变中奇异夸克所参加的半轻子过程是中微子能量损失的主要过程。这样,1.4M_⊙质量的中子星内部的非奇异-奇异夸克物质相变会有几个10⁵¹erg的能量以中微子形式发射出去,这将表现为一种中微子爆现象。     

200GeV/u的238U+238U核碰撞产生的双轻子谱(M≤4GeV/c2)的计算

在夸克味动力学的计算中,除包含u、d、s夸克及其反夸克外,还涉及粲夸克及其反夸克(cc),采用包含夸克味动力学效应的相对论性流体力学模型,计算了碰撞能量为200GeV/u的²³⁸U+²³⁸U核碰撞时形成的膨胀QGP及其在相变过程中发射的双轻子谱,轻子对的质量范围M≤4GeV/c².计算结果与CERNSPS的实验测量数据进行了定性的比较和分析,得到初步的结论:由于夸克碎块和味动力学效应,J/ψ→μ⁺+μ^－峰值被降低,导致低质量区(阈至1.35GeV/c²)谱的提高.     

Higgs粒子初露端倪

最近几年 ,全世界的粒子物理学家都会注视位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心ＣＥＲＮ的大型电子正电子对撞机ＬＥＰ寻找Ｈｉｇｇｓ粒子的实验结果 .粒子物理的标准模型认为 ,构成物质的最小单元是轻子和夸克 .共有 6种轻子 ,它们是电子和电子中微子、μ子和 μ中微子、τ子和τ中微子 ;6种夸克 ,它们是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克 .传递相互作用的粒子是光子、中间玻色子(Ｗ ,Ｗ-,Ｚ0 )和胶子 .而由于存在Ｈｉｇｇｓ粒子 ,产生真空对称性的自发破缺 ,上述所有有质量的粒子的质量都是通过与Ｈｉｇｇｓ场相互作用而获得的…     

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。     

首次观察到双粲重子的实验结果受到质疑

理论预言了6个包含有2个粲夸克(作为价夸克)的重子态,称为双粲重子,但是实验上一直没有观察到.最近,有我国研究人员参加的SELEX实验组利用美国费米国家实验室的600GeV/c荷电超子束在一组铜的或金刚石的薄膜靶上开展了粲强子产生实验,观察到了一个荷电衰变模式为Λ+cK-π+的粒子信号,在6.1±0.5个事例的预期本底上有15.9个多余事例,相当于6.3个标准偏差的统计显著性.这个粒子的质量观察值为3519±1GeV/c2;高斯质量宽度为3MeV/c2,与实验装置的分辨能力相当;寿命上限为33fs(90%置信水平).2002年9月9日的Phys. Rev. Lett.上刊…     

科苑快讯

 美国费米实验室宣布发现顶夸克 据《高能物理所简报》报道,1995年3月2日下午1点（美国时间）,费米实验室两个实验组（CDF组和D0组）同时宣布发现顶夸克（Top Quark）。 顶夸克是高能物理学家在十多年前预言存在但一直未发现的重要基本粒子。它的发现是国际高能物理界的一件大事。 1994年4月,CDF组曾宣布发现顶夸克存在的证据。当时,D0组认为证据不足,经过半年多的运行,收集到了更多的数据,从这些数据中D0组得到了17个事例（其中4个本底）,测得顶夸克的质量为: 199±₂₁¹⁹（统计误差）±22（系统误差）GeV/c²。 CDF组的数据量比去年增加了三倍,总共得到56个事例（本底约22个）,测得顶夸克质量为176±8（统计误差）±10（系统误差）GeV/c²。     

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。     

高能物理学发展的回顾和展望

从电弱统一理论提出到现在已经过去了23年。量子色动力学从诞生到现在也已经历了17年。在这期间CERN建成了E_(cm)=60GeV的质子对撞机ISR;FNAL和CERN分别建成了能量为500GeV和450GeV的质子同步加速器。以后又建成了E_(cm)从     

重子中七夸克成分qqq(qˉq)2的低位能谱

在非相对论夸克模型内,利用手征超精细相互作用,把原来对五夸克系统qqqqˉq能谱的预言,扩展到了七夸克系统qqq(qˉq)2的基态和轨道第一激发态能谱的计算,所使用的参数也是来自于五夸克系统.预言了最低七夸克态的能量大约是2.1 GeV,自旋-宇称是JP=1也存在一些三夸克系统和五夸克系统,所以能量在2 GeV以上的重子激发态可能是这3种夸克成分的混合.+或者JP=1?.由于在这个能区22     

我们从相对论重离子对撞机上了解到了什么

 金原子核组成的高能束流的对撞在微观上再现了宇宙大爆炸时的高热、高密度物质状态。3年来,布鲁克海文实验室一直用相对论重离子对撞机(RelativisticHeavyIonCollider,RHIC)在极端相对论能区做高达每核子100GeV的重核对撞实验。这种非同寻常的新加速器在探寻物质新的高能状态,继续探究几个世纪以来的老问题,试图从根本上了解自然和物质的起源。RHIC实验的早期结果揭示了高温和高密度状态下核物质的奥秘;在高温和高密度状态下,核子和介子已不复存在,核物质只以夸克和胶子的形态存在。     

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。     

HERA分解光子过程中的双喷注产生

在次领头级(NLO)近似下计算了HERA分解光子过程中的双喷注截面.结果表明:在分解光子过程中,NLO修正量(当不变质量大于20GeV时)约为LO的0.5到1.这一结果可解释ZEUS的数据分析结果:“LOQCD理论值比实验值低1.5到2个因子.”当双喷注不变质量M_JJ<30GeV=,快度y_JJ<—1时,光子的胶子分布决定了双喷注截面.利用这一特点可测量光子的胶子分布.当双喷注不变质量较大时(例如:M_JJ>30GeV),-1JJ<0时,光子的夸克分布决定了双喷注截面,利用这一特点可测量光子的夸克分布.