高能物理学de发展及其展望

高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.这四种基本相互作用的强度可以用下列四个无量纲常数表达:     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅲ)

<正>(3)量子电动力学量子电动力学是在量子力学和相对论的基础上发展起来的描述电磁力的基本理论。如果说电动力学是描述电磁力的经典场论,那么量子电动力学就是描述电磁力的量子场论。场是连续分布的、具有无穷维自由度的系统;场论是关于场的性质、相互作用和运动     

光学腔量子电动力学的实验进展

研究受限在微腔中的光场与原子的相互作用可以帮助我们深刻认识原子与光子作用的动力学过程，腔量子电动力学是研究光子与原子相互作用的一种有力工具，强作用腔量子电动力学的研究为量子信息提供了一种实现量子逻辑运算的途径，文章简要介绍该研究领域的背景、现状及发展动态。     

粒子物理学和核物理学的相互交叉

 自从1911年卢瑟福用α粒子作为炮弹轰击金属薄箔发现了原子核,核物理学发展为物理学的一个重要分支.进入20世纪50、60年代以后,由于高能加速器的迅速发展,人们对物质结构的认识又深入到更深层次,基本粒子的种类多达几百种,粒子物理学成为探索微观世界的最前沿的一个学科.粒子物理学的诞生和发展深受核物理学的影响,而粒子物理学的发展反过来又影响着核物理学的某些基本问题的研究.一、原子核的新自由度1932年查德威克发现了原子核内除了有质子外还有中子,接着海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的,质子和中子一直是组成原子核的基本组成成份.原子核内的质子、中子结合很紧,那么是什么样的核力使它们聚集在一起.     

强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅲ)

 量子电动力学是在量子力学和相对论的基础上发展起来的描述电磁力的基本理论。如果说电动力学是描述电磁力的经典场论,那么量子电动力学就是描述电磁力的量子场论。场是连续分布的、具有无穷维自由度的系统;场论是关于场的性质、相互作用和运动规律的理论;量子场论则是把量子力学原理应用于场使其量子化后建立起来的场的理论。     

利用Raman相互作用实现二粒子纠缠态的量子受控传递

利用A型三能级原子与相干态光场的Raman相互作用,制备出原子与腔场的四粒子纠缠态,用该纠缠态作为量子信道,把量子信道中的一个粒子作为控制粒子,我们可以实现对未知的两粒子纠缠态的量子受控传递.基于目前的腔量子电动力学的实验技术,简单讨论了我们方案的实验可行性.     

重夸克偶素的强子跃迁理论

我们知道宏观物体是由分子、原子组成的.原子是由电子和原子核组成的.原子核又是由原子和中子组成的.人们对物质徽观结构和微观运动基本规律的不断深入的研究,推动着物理学不断向前发展.近代粒子物理(又称高能物理)的研究,发现质子、中子和与它们相似的超子等(统称为重子)以及与它们有强相互作用的介子(介子和重子统称为强子)还有更深一层的内部结构.它们是由一种称为夸克的更基本的粒子所组成的.已经知道的夸克有以下几种: u c t(所带电荷为质子电荷的2/3), d s b(所带电荷为质子电荷的-1/3),其中u,d,s,b等夸克的存在已有明确的实验根据,t…     

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     

耦合原子与腔场多光子相互作用过程中的量子信息传递

建立了"多耦合原子--腔"系统的多光子相互作用模型. 利用腔量子电动力学理论, 研究了原子与腔场相互作用过程中量子信息传递的特性, 分析了原子间耦合作用对量子信息传递的影响. 结果表明: 在一定的相互作用时间内, 量子信息可以在腔场与原子间可逆传递或保持, 原子间的偶极作用导致量子纠缠信息非完全传递和非完全保持.     

书评和书讯

探索高等科教书店物理类书目推荐(Ⅵ)作者书名定价作者书名定价H.Haken H.C.Wolf原子和量子物理学第6版(影印)98.0E.Kaxiras固体中的原子和电子结构(影印)69.0G.M暤ller弱相互作用规范理论第3版(影印)82.0卢希庭原子核物理(修订版)36.0S.Y.Lee加速器物理学(影印)50.0杨福家原子     

近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学 本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是10-8cm的量级.进一步的发展中又认识到:原子核的直径是 10-12cm量级,原子核是由若干个质子和中子组成.质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子.在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子.在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为基本粒子.随着实验和理论研究的发展,显示出某些基本粒子肯定不能看作是点粒子,它们有一定的大小并有内部结构.同时还显示出来从内部结构…     

高能物理的发展

高能物理(亦称粒子物理)是在研究原子、原子核和宇宙线的过程中诞生的.在五十年代初,加速器的能量开始超过IGeV,从而有可能开始对高能物理现象进行系统的研究,高能物理也就开始成为物理学中一个独立的分支学科. 在原子的研究中,发现了电子、质子和光子.就目前的粒子的分类来说,     

量子电动力学—粒子模拟极端等离子体动力学研究

新一代拍瓦激光装置有望将激光强度提升至10²³~10²⁴ W·cm^-2,在此极端强场条件下非线性量子电动力学效应对等离子体动力学过程产生重要影响.相对论电子在强电磁场作用下会同步辐射大量伽马光子,当后者穿过超强电磁场时会级联产生正负电子对.与此同时,这些量子电动力学效应也会反作用于激光等离子体相互作用过程,如辐射阻尼严重影响电子运动过程.为了研究这样极端的等离子体动力学,我们介绍最近几年发展的量子电动力学数值模拟模块,并将其耦合到传统的粒子模拟程序中,即量子电动力学-粒子模拟程序.由于大量新辐射的光子和产生的正负电子对会造成模拟粒子数目的不断增加,我们发展了粒子融合技术来减小模拟规模.利用此量子电动力学-粒子模拟程序,我们对极端强场激光物质相互作用以及极端天体物理现象开展了数值模拟研究.     

量子电动力学—粒子模拟极端等离子体动力学研究（英文）

新一代拍瓦激光装置有望将激光强度提升至10~(23)~10~(24)W·cm~(-2),在此极端强场条件下非线性量子电动力学效应对等离子体动力学过程产生重要影响.相对论电子在强电磁场作用下会同步辐射大量伽马光子,当后者穿过超强电磁场时会级联产生正负电子对.与此同时,这些量子电动力学效应也会反作用于激光等离子体相互作用过程,如辐射阻尼严重影响电子运动过程.为了研究这样极端的等离子体动力学,我们介绍最近几年发展的量子电动力学数值模拟模块,并将其耦合到传统的粒子模拟程序中,即量子电动力学-粒子模拟程序.由于大量新辐射的光子和产生的正负电子对会造成模拟粒子数目的不断增加,我们发展了粒子融合技术来减小模拟规模.利用此量子电动力学-粒子模拟程序,我们对极端强场激光物质相互作用以及极端天体物理现象开展了数值模拟研究.     

光学腔与原子强耦合的实验研究进展

光学腔与原子强耦合系统是量子物理研究的基本系统,不但具有重要的物理意义,而且为量子信息、量子计算和量子精密测量中关键技术的产生和关键器件的研发提供了理想系统。强耦合腔与原子相互作用实验从20世纪90年代开始发展,经过多年的研究,在单原子与光学腔强耦合和原子系综与光学腔的耦合研究方面取得了重大进展。随着多原子阵列量子操控技术的进步,可控的多原子阵列与光学微腔强耦合系统近年来成为腔量子电动力学的重要研究方向。然而,目前实现确定性可控的多原子阵列与腔的强耦合仍面临巨大的技术挑战,可控原子数还停留在两个。简要回顾了近年来光频区强耦合腔量子电动力学系统在上述方面的主要实验进展和相应的实验方案,并展望了未来的发展。     

极端光设施:使命与挑战

ELI将是世界上第一个致力于研究在极端相对论强度条件下物质与激光作用的大型基础设施,可在前所未有的强度水平下开展激光与物质相互作用研究。将用于探索阿秒-仄秒尺度的超快现象,并将开创激光与物质相互作用的新时代:超相对论领域,乃至其中的非线性量子电动力学的范畴,可以从真空中产生真空极化和基本粒子。ELI的科学使命是从原子到真空状态下对物质结构进行全面研究。ELI的建立将产生原子核物理革命。同时,它还产生一系列新技术,产生相对论性的微电子。ELI也具有广泛的社会效益,如在医学方面可提供新的放射成像技术和强子治疗方法。ELI对材料科学的发展也将有重要贡献。     

第六届全国粒子物理理论会议论文录

 去年四月,中国高能物理学会在云南大学召开六届全国粒子物理理论学术会议,内容涉及到与粒子物理有关的九个问题:粲粒子物理与τ轻子物理;强相互作用的新粒子、新机理与新方法;标准模型的检验与超出于标准模型的探讨;高能粒子、重离子碰撞理论;格点规范理论的新方法与新结果;规范场论的大范围性质与非微扰方法;共形场论、量子群与非对易几何;低维与千维量子引力的新发展;其他若干有趣的理论问题.由于篇幅所限.只能摘录部分文章的观点,未经报告人审阅,特此说明.     

《量子场论导论》——一本推荐给研究生的好教材

正中国科学院高能物理研究所黄涛研究员撰写的《量子场论导论》由北京大学出版社作为《中外物理学精品书系》出版,已于2015年底与读者见面。量子场论是描述高速微观粒子现象和规律的基本理论,它的基础是量子力学和相对论。量子电动力学是最早发展和最成功的量子场论,已经经受了60多年实验的验证,为电磁相互作用的基本理论。由于粒子物理实验的飞速发展和理论的深入研究进一步推动了量子场     

原子核壳模型发现前后

 大约四十年前,梅耶和詹森分别独立地提出了原子核壳模型,成功地解释了幻数等原子核结构的主要特性.虽然这个模型并未最终解决原子核结构问题,但它应作为研究原子核结构的基础模式已为世人所公认.因此,梅耶、詹森和对群论在核谱学上的应用作出重大贡献的魏格纳一起荣获了1963年度诺贝尔物理学奖金。本文介绍发现原子核壳模型的前后经过.卢瑟福发现原子内有核存在在1906年卢瑟福发现α粒子散射现象以后,盖革和马斯顿做了大量α粒子散射的研究工作.     

微纳尺度腔量子电动力学

腔量子电动力学是在单量子层次上研究光和物质相互作用,在光和原子的强弱耦合、量子相干以及量子信息等方面取得了巨大的成功。通过局域场增强效应,微纳光子结构可以极大地提高光和量子体系的耦合强度,给传统腔量子电动力学带来了新的研究机遇。文章综述了微纳尺度腔量子电动力学的基本原理、重要进展以及可能的应用,特别是在基于金属微纳结构的复合体系中的量子光学效应。这些研究工作不但丰富了光和物质相互作用的内容,还将为芯片上量子信息过程及其可扩展量子网络提供一定的基础。