新物理的魅影？——浅谈缪子g-2实验

正由于新冠疫情的影响,2021年4月7日上午,美国费米国家加速器实验室(Fermi National Accalorator Laboratory, FNAL)选择召开网络视频发布会,公布了缪子g-2实验组对于缪子反常磁矩的首个测量结果。一石激起千层浪,现有结果与粒子物理标准模型预言之间4.2倍标准差的偏离,不仅吸引了全球粒子物理学家的关注,也引来了媒体的目光。一时间,超出标准模型的新物理再次成为了大家讨论的话题。缪子是什么?"g-2"是什么意思?这个实验结果到底告诉我们什么?我们希望这篇小文能对大家大略地了解这些问题有所帮助。     

出人意料的电子电偶极矩上限

<正>几十年来,实验物理学家都在尝试利用原子或分子束技术来测量电子的电偶极矩(EDM)。尽管还没有测出电子电偶极矩的具体大小,他们却不断地给出了更精确的电子电偶极矩上限值。这些实验通常在普通实验室的光学平台上进行,却对粒子物理研究有重要价值,而粒子物理实验通常是在巨大的粒子加速器上进行的。不少物理学家认为,EDM实验是用于研究超出粒子物理标准模型的新物理的最快和最廉价的手段。电子在自然定律违反时间反演     

顶夸克质量的最新结果

实验室的Dφ合作组的物理学家们对顶夸克的质量进行了迄今为止最精确的测量．结果对于寻找与质量起源有关的Higgs粒子以及寻找超出粒子物理标准模型的新物理有重要意义(论文发表在Nature，429：638上)．     

反氢原子与原子的反物质

反氢原子与原子的反物质最近，欧洲粒子物理实验室（ＣＥＲＮ）在国际著名期刊《Ｎａｔｕｒｅ》上宣告［１］：该实验室的物理学家已经获得了反氢原子，即首次探测到了反原子．反氢原子的产生说明试验基本物理原理的新型实验设计已经进入一个新的台阶．ＣＥＲＮ物理学家们...     

未来粒子物理之一瞥

粒子物理学家们近来一直在讨论究竟从何处着手,才能取得最振奋人心的物理新发现,用什么样的实验设备,才能最好地实现这一愿望。对此,去年夏天,由美国物理学会粒子和场分会发起,邀集粒子物理学家们频繁接触交换意见,去年十月末,在马里兰大学,粒子和场分会的年会上,又继续讨论了这方面的问题。     

质子会不会衰变?

质子是人类最早认识的几个基本粒子之一。长期以来,由于实验上一直没有观察到质子衰变的现象,所以物理学家们也都相信质子是一种稳定粒子。然而近几年来,粒子物理学家又重新考虑质子是不是会衰变的问题,这个问题所以热起来是由于大统一理论的进展。 粒子之间至少存在着四种相互作用:强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。在粒子物理的实验中对前三者都可进行实验研究。引力作用由于太弱,在目前的粒子物理实验中,还难于直接观测。六十年代,美国科学家 Glashow, Wein5erg和巴塞斯坦科学家Salam分别独立提出了弱作用与电磁作…     

捕获离子测试基本粒子物理学

正科学无法解释,宇宙大爆炸后物质是如何产生的。所有已知的物理过程都留给我们一个物质和反物质基本等量的宇宙,那么为什么现实中一切都是由物质构成的呢?这个宇宙重子不对称(BAU)是现代物理学所面对的最大谜团,也是粒子物理前沿全方位攻坚之驱动力。最近,美国实验室天体物理联合研究所(JILA)由Eric Cornell领导的研究组,利用桌面实验系统探索了这一前沿(采用捕获的分子离子探寻基本对称性的破坏)。研究人员特别寻找"电子电偶极矩"(eEDM)的迹象:他们没有发现痕迹,从而证实了以前实验的正确结论。1967年,俄国物理学家萨哈罗夫研究了宇宙重子不对称(BAU),发现:一个看似无关的对称性,即     

RIBLL2上放射性次级束粒子鉴别能力的提升

为了提升兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)中放射性次级束流装置(RIBLL2)的粒子鉴别能力,在其F1色散面上研发、安装了一套可测量核反应产物起始时间和位置等信息的新型高性能探测器,并发展了一种利用测量的位置及飞行时间等实验数据提取束线光学参数从而修正粒子磁刚度的实验方法。使用F1色散面上的新型探测器,再结合粒子磁刚度修正方法,首次在RIBLL2-ETF分离器上实现了全动量接收度下300 MeV/nucleon 78Kr弹核碎裂产物的清楚鉴别,结果显示:对于较重的75As33+,其电荷分辨σ_Z~0.19、质核比分辨σ_A/Z~5.8×10?3。这一结果,有效提升了RIBLL2粒子鉴别能力,增加了奇异核收集效率,使研究范围由低质量核区(A<40)拓展到了中等质量核区(A~80),这将有效促进RIBLL2上放射性次级束物理实验的发展。     

核与粒子物理专业实验教学改革和探索

物理学是以实验为基础的学科。在核与粒子物理的研究方面 ,卢瑟福的α粒子散射实验首次实现了人工核反应 ,从此开始核物理时代。在 2 0世纪 ,人们通过宇宙线观测实验和高能加速器实验 ,发现了许多奇异粒子和不稳定的共振态粒子等 ,极大地促进了核与粒子物理学的发展。核与粒子物理专业实验教学在大学生的实践能力与创新能力的培养方面起着重要的作用 ,是培养基础实、知识宽、能力强、素质高、创新型的大学生的重要环节之一。专业实验教学实验室应是高年级本科生的实践基地。我们原有专业实验教学体系已不能适应 2 1世纪对人才的需求。专业实…     

CEPC上的物理和探测器

经过近半个世纪的寻找,2012年,物理学家在欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)上发现了希格斯玻色子(Higgs Boson),补全了粒子物理标准模型粒子谱的最后一块拼图(图1)。粒子物理标准模型是人类迄今为止构建的最为成功的物理模型之一。     

稀有K衰变可能突破标准模型

在美国BNL实验室进行的一项实验可能找到了超出粒子物理标准模型的新的物理的证据.E94 9实验组探测到相当于标准模型预言两倍的稀有的K介子衰变.实验结果在BNL的学术讨论会上做了报告,并投到PhysicsReviewLetters.K介子是一种寿命只有约1 2 0亿分之一秒的不稳定的粒子,可以通过     

费米实验室制造出反氢原子

美国费米实验室利用反质子累积器的气体喷注靶制造并探测到反氢原子,从而验证了去年年初欧洲粒子物理实验室(CERN)成功制造反氢原子的实验结果。     

核与粒子物理专业实验教学改革和探索

 物理学是以实验为基础的学科。在核与粒子物理的研究方面,卢瑟福的α粒子散射实验首次实现了人工核反应,从此开始核物理时代。在20世纪,人们通过宇宙线观测实验和高能加速器实验,发现了许多奇异粒子和不稳定的共振态粒子等,极大地促进了核与粒子物理学的发展。核与粒子物理专业实验教学在大学生的实践能力与创新能力的培养方面起着重要的作用,是培养基础实、知识宽、能力强、素质高、创新型的大学生的重要环节之一。专业实验教学实验室应是高年级本科生的实践基地。我们原有专业实验教学体系已不能适应21世纪对人才的需求。     

BESⅢ测量了Zc(3900)的自旋宇称量子数

 自有人类以来，人们对自然界的好奇与探索从未停止。其中一个核心的问题便是这个世界由什么构成的，它们之间的相互作用又是怎么样的?现代物理科学认为自然界存在四种基本的相互作用：强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。其中强相互作用使得夸克可以组成质子与中子，而质子与中子又能组成原子核。原子核加上外层电子可以组成原子，原子还可以组合成分子。原子与分子构成了我们绝大部分的可见世界。注意到质子和中子都是由三个夸克通过胶子传递强相互作用组成的。那么如果不是三个夸克，而是两个夸克（事实上是正反夸克对）能不能构成一个相对稳定的结构呢?答案是肯定的。这种构成称为介子。第一个被发现的介子是π介子，它是在1948年由英国物理学家鲍威尔等人在高空宇宙线实验中发现的。因为当时质子与中子的质量比π介子大，所以人们把由三个夸克组成的粒子称为重子，而两个夸克组成的粒子称为介子。虽然后来又发现了比质子质量大得多的介子，但此名称一直延续了下来。利用宇宙线实验毕竟是“靠天吃饭”，为了加快对亚原子粒子的研究，实验物理学家们开始兴建加速器，发展高能粒子探测技术。在此之后，加速器实验中又发现大量不同的介子和重子，总计约两百多种。注意到介子和重子里的夸克数目不是两个就是三个，那么有没有四个或者五个甚至更多夸克组成的粒子呢?从理论上这是可以的，但是在实验上一直没有发现确切的证据。寻找四夸克态、五夸克态、乃至多夸克态一直是高能粒子物理实验上的一个吸引人的课题，它对我们更深入地去理解强相互作用很有帮助。     

怀念胡宁先生

 胡宁先生是国际上著名的理论物理学家,长期从事粒子物理理论和广义相对论的研究.他是在我国开辟量子场论和粒子物理理论研究的先驱之一.     

新书推荐——《神奇的粒子世界》

20世纪见证了物理学无与伦比的进步。在这个世纪的前半叶,基础物理由量子力学及爱因斯坦的相对论和引力理论所主导。而在后半叶,人类目击了基本粒子物理学的异军突起。在中国,尽管粒子物理学家已在实验和理论方面开展了许多工作,并且在世界粒子物理学领域占有了一席之地,但对于     

Ωb-——一个新发现的奇异粒子

据2008年9月27日美国Science News报道:9月3日费米实验室的Dzero探测器发言人DmitriDenisov宣布,他们发现了一个由底夸克和围绕着它旋转的两个奇异夸克组成的奇异粒子,该粒子被命名为Ωb-(Omega-b-minus).这是继1964.年发现由3个奇异夸克组成的奇异粒子后,又一个符合粒子物理标准模型所预见的粒子.美国斯坦福直线加速器中心的物理学家Michael Peskin誉此发现为装饰在美妙理论桂冠上的又一根羽毛.     

北京谱仪大型精密圆柱漂移室dE/dx粒子识别的研究

本文简要描述了北京谱仪主漂移室的dE/ds粒子识别方法,给出在物理实验应用中dE/dx性能测量的主要结果.经过系统效应的软件修正和绝对的能量刻度后,对最小电离粒子(0.4—0.5GeV/c的π)大于30次dE/dx取样的能量分辨率为7.5%.大于3σK/π分离的动量p≤0.65GeV/c.大于3σe/π分离的相应动量范围为0.2≤p≤4GeV/c.     

探索两个世界的分界线

据2008年9月27日美国Science News报道:9月3日费米实验室的Dzero探测器发言人DmitriDenisov宣布,他们发现了一个由底夸克和围绕着它旋转的两个奇异夸克组成的奇异粒子,该粒子被命名为Ωb-(Omega-b-minus).这是继1964.年发现由3个奇异夸克组成的奇异粒子后,又一个符合粒子物理标准模型所预见的粒子.美国斯坦福直线加速器中心的物理学家Michael Peskin誉此发现为装饰在美妙理论桂冠上的又一根羽毛.     

走向统一的自然力 超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试(Ⅱ)

正三、超弦理论的两次革命南部等人提出的弦模型,通过超对称和超引力的介入,施瓦兹和格林等创建了超弦理论,使包括引力在内的四种自然力的统一有了实现的可能,这一度激发了物理学家的热情,涌现出了数以千计的模型。那么,哪一个是真正主宰现实物理世界的"上帝"呢?或者说,谁能导出粒子物理标准模型并解释夸克和轻子为何分代而且只有三代,以及电子和其他粒子的质量为何是那样,等等,粒子物理标准模型无法回答的