弱相互作用中宇称不守恒效应的实验测定

宇称是粒子(或粒子系)在空间反射变换下的特征.如粒子(或粒子系)的波函数在空间反射变换下不变,它的宇称为偶.如果只是改变符号,它的宇称为奇.宇称守恒是指宇称的奇或偶不改变.这一假设是人们从宏观世界所意识到的对称性中提出来的.在1956年以前从来也没有被严格地检验过. 在四种普适相互作用(强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用仲,除引力相互作用外,弱相互作用是最弱的一种.强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用的无量纲的耦合常数分别为:1,1/137和 10-5根据测不准原理,实验上在往可以利用它们的衰变寿命来区分它们.前两…     

微观现象中的左右不对称性──纪念宇称不守恒发现三十周年

1956年美国《物理评论》(Physical Review)上登载了一篇题为《对弱相互作用中宇称守恒的质疑》的论文,引起物理学界极大的轰动.因为文章的作者──三十岁的李政道和三十四岁的杨振宁提出在弱相互作用中可能不存在左右对称,而这一观点是与多年来人们对于物理规律对称性质的传统看法相冲突的.不久吴健雄女士领导的一个小组以高超的技巧完成了检验弱相互作用中宇称不守恒的实验,结果证明了,从宏观物理现象归纳出的左右对称性不能推广到微观粒子的弱作用现象.吴健雄的实验同时还表明正反粒子对称性在弱作用现象中也不存在.这一具有划时代意义的…     

粲夸克的电荷—宇称非对称性

<正>在基本粒子物理的标准模型中,电荷—宇称(CP)对称性是严格遵守的,但在夸克之间的弱相互作用中是违反的。理论认为,在弱相互作用中CP对称性的破坏,可能使早期宇宙中产生的物质比反物质多。在量子物理体系中,CP是一个     

原子中宇称的不守恒

弱电理论是理论物理最成功的理论之一.它描述在一个统一的框架中的弱力和电磁力.弱电理论预言:在原子中电子和核之间存在着一个小的作用力,这一作用力使空间对称性(即宇称)不守恒.如果宇称不守恒,这就意味着原子具有某种“左右旋”,从而使它不同于它的镜面映射.这种“左右旋”或宇称不守恒大小的测量,可以用来检验弱电相互作用理论的正确性.由于这种“左右旋”所体现的原子形状的畸变大约只有1011分之一.因此这一测量特别困难. 尽管困难很多,但在若干不同原子中已观察到了这种宇称的不守恒,并且在过去十年中,测量精度已有稳步提高[1].在最近…     

关于弱相互作用的中间玻色子问题

在基本粒子弱相互作用中,宇称不守恒的现象被发现以后,Feynman和Gell—Mann提出普适费米相互作用的理论。这个理论假定:i)奇异粒子的轻子衰变过程△s=△Q;其中S和Q是强作用粒子的奇异量子数和电荷;ii)|△s|≤1;iii|△I|=1/2。但是,最近实验上发现,奇异粒子的轻子衰变过程存在△S=-△Q的现象。这样,普适费米作用遇到很大困难。为了解释弱相互作用现象,李政道和杨振宁提出了矢量中间玻     

邮票上的物理学史（62）--粒子物理学:观念和理论(续)

理论上的另一进展是对相互作用中对称性和守恒量的研究.原来以为,在各种相互作用中,都有空间反射变换P、电荷共轭变换C和时间反演变换T下的不变性.不过,这只是人们抱有的一种观念,除了泡利在1955年曾在一般前提下从理论上证明了在CPT联合变换下量子场论的不变性以外,其他的都未曾在实验或理论上得到过证明.1955年,出现了所谓θ-τ之谜.1956年,李政道和杨振宁分析了以往的实验,他们发现,在弱作用中宇称守恒从来没有得到过实验的确证.因此他们提出,弱相互作用中宇称不守恒(没有空间反射变换下的不变性),这样也就没有θ-τ之谜了.1957年,吴健雄领导的小组按照李政道和杨振宁的建议,进行了极化原子核钴60的β衰变实验,证实宇称不守恒.随后不久,其他的弱作用实验也证实了宇称不守恒,而且C宇称也不守恒.李政道(图12,内维斯1995年,诺贝尔奖设立百年)和杨振宁(图13,马尔代夫1995年,诺贝尔奖设立百年;图14,圭亚那1995年,诺贝尔奖设立百年)获得1957年诺贝尔物理奖.这是华人首次获得诺贝尔奖.他们的得奖,就像半世纪前詹天佑自力修建京张铁路一样,改变了中国人觉得自己不如人的心理状态,提高了民族自信心.     

SU(6)对称性理论中的弱相互作用

本文提出了SU(6)对称性理论中的一个弱相互作用中间玻色子方案。基本假定是:(1)中间玻色子归为SU(6)群的不可约表示21;(2)弱流归为正规表示35;从而(3)s波及p波半弱相互作用分别归为表示21中的(3^*,1)部分及表示15中的(3^*,3)部分。则除了△I=1/2规则以外,由此得出的有效超子非轻子作用在s波(宇称破坏)振幅都分给出三个求和规则,在p波(宇称守恒)振幅部分给出一个求和规则,这些关系看来和实验符合得较好。     

B_d-_d混合的物理意义

Ｂｄ－Ｂｄ混合是继ＫＬ－ＫＳ．以后又一个二级弱相互作用作的表现．宇称破坏，ＣＰ（电荷共轭和宇称联合反变换）破坏及味道改变的中性流压低等重要物理概念都是首先在ＫＬ－ＫＳ系的研究中提出的．我们期望类似的Ｂｄ－Ｂｄ混合系统将会提供对弱电理论的新理解，这包括尚未发现的ｔ夸克的质量，未知的ＫＭ矩阵的参数值，新的ＣＰ破坏效应等等．     

1980年物理学诺贝尔奖金颁发

今年(1980年)诺贝尔奖金委员会给两位著名的美国实验物理学家菲奇(V.Fitch)和克罗宁(J·Cronin)颁发了诺贝尔奖金.这是由于他们在1964年,在美国布鲁克海文Brookhaven国家实验室的33 GeV质子同步加速器上做了一个当时轰动世界的实验,即他们发现在弱相互作用下,CP是不守恒的. 大家知道,物理学中,不可观察量、对称性和守恒定律三者之间有着密切的联系. 1957年李政道、杨振宁先生首先在理论上提出弱相互作用下宇称p不守恒,即在弱相互作用中,微观世界关于空间反演对称性破坏了.这一理论被吴健雄教授等的极化Co～(60)β衰变实验所证实,即p不守…     

三位著名的华裔物理学家

杨振宁 杨振宁1922年9月22日生于中国的安徽省合肥市. 1956年,杨振宁和他的同事李政道预言,在诸如β衰变一类的弱相互作用中,将打破宇称守恒定律.为了验证这一设想,他们提出了一系列实验,这些实验既能证实他们的设想,又能为弱相互作用下的宇称不守恒提供进一步的信息.他们的这一发现导致原子物理和基本粒子物理的基础理论发生广泛的变革.由于这一贡献,杨振宁和李政道荣获1957年的诺贝尔物理学奖. 在物理学中,对称性规则决定着在各种坐标转涣中物理关系的不变性,它的推论之一是,物理空间具有各向同性(即在方向上没有畸变).对称性规则的一种特…     

中国的居里夫人——吴健雄

 对于为中国人拿回了第一个诺贝尔奖的华人--杨振宁和李政道,大多数人已经很熟悉了,但对于那个促使他们获奖的“幕后功臣”--吴健雄,很多人对她却知之甚少。吴健雄(1912.5.31￣1997.2.16),20世纪最杰出的物理学家之一,在实验物理学研究上取得了伟大的成就,对当代物理学的发展起了极重要的推进作用。她在实验中首次证明了李政道和杨振宁关于弱相互作用中宇称不守恒的理论推测,推翻了宇称守恒定律,曾获得除诺贝尔奖以外的很多大奖。     

W玻色子质量精确测量背后的精确计算

<正>1.永不缺席的W玻色子标准模型中，W玻色子是负责传递弱相互作用的媒介粒子。像现在核电站发电涉及的核裂变反应，是由重元素的放射性衰变过程启动的，该衰变过程本质上是由W玻色子传递诱导的。此外，1957年由李政道、杨振宁和吴健雄一起合作发现的弱相互作用中的宇称不守恒背后的机制(图1)也是由W玻色子传递的纯粹左手的弱相互作用。     

发现宇称不守恒40年

今年是李政道和杨振宁提出弱作用中宇称不守恒理论(Phys．Rev．,104(1956)254)40周年。本部尚有     

局部强组态相互作用及其对ClⅨ—CaⅫ离子2p^44f组态能级…

利用包括相对论效应的组态相互作用理论方法，详细研究了类氟等电子系列ＣｌⅨ－ＣａⅫ离子的奇宇称激发态结构，讨论了在存在于这些离子上的局部强组态相互作用及其对２ｐ＾４４ｆ组态能级结构的影响，具体给出了包括强组态相互作用效应修正的能级的计算结果。     

局部强组态相互作用及其对ClⅨ—CaⅫ离子2P~44f组态能级结构的影响

利用包括相对论效应的组态相互作用理论方法，详细研究了类氟等电子系列ＣｌⅨ－ＣａⅫ离子的奇宇称激发态结构，讨论了存在于这些离子上的局部强组态相互作用及其对２Ｐ４４ｆ组态能级结构的影响，具体给出了包括强组态相互作用效应修正的能级的计算结果。     

宇称破缺实验的新突破

美国物理学家在实验中观测到最显著的宇称破缺现象,他们用镱原子取代铯原子,实验数据显示镱原子实验比铯原子实验要显著一百倍.在进一步的工作中,这个实验的数据可以揭示中子在原子核内的分布,进而使科学家有机会了解弱相互作用在原子核内部的作用过程和效果.     

吴健雄、袁家骝先生简介

吴健雄,1912年5月31日生于上海.自50年代起执教于哥伦比亚大学,1972年担任普宾讲座教授,1975年获美国国家科学勋章,1975—1976年任美国物理学会会长.1957年她用β衰变实验证明在弱相互作用中的宇称不守恒,在整个物理学界产生了极为深远的影响.1963年她的关于β衰变中矢量流的工作,对后来电弱统一理论的提出起了重要作用.她在μ介原子、奇特原子、血球蛋白、无中微子的双β衰变等方面的研究都有重要贡献.     

宇称破坏与对称原理

六十五年前李政道和杨振宁提出了具有划时代意义的弱相互作用中宇称不守恒定律,随后得到吴健雄等人实验的验证,彻底打破了人们关于对称原理的认识和理解,对称原理不再仅仅是包含对称性和守恒律.从此,对称破缺与对称性共同构成对称原理,成为自然界遵循的普遍规律.     

弱电统一理论的标准模型

 一、弱电统一理论的背景普适弱相互作用理论1958年,美国物理学家费恩曼和盖尔曼共同提出了矢量流减轴矢量流理论。在电磁相互作用中,电磁流jEM守恒,同强相互作用无关的电子和参与强相互作用的质子的电荷大小相等。在弱相互作用中,轻子弱流jL和核子弱流jH的矢量部分形式完全相同,显示核子弱流jH的矢量部分jV守恒,它和电磁流jEM的同位旋矢量部分,在同位旋空间是同一矢量沿不同方向的分量。盖尔曼提出:类似于电磁相互作用中的磁性,弱相互作用中也应有弱“磁”性。1963年被吴健雄在美国哥伦比亚大学做的实验所证实。     

W粒子和Z粒子的发现

六十年代粒子物理学的重大进展之一是提出建立了弱相互作用和电磁相互作用的统一理论,即Glashow-Weinberg-Salam弱电统一理论。这个理论在1978年得到实验的证实而确立,但是这个理论最直接的实验证据则应是实验上发现传递弱相互作用的W粒子和Z粒子。 按照弱电统一理论,正如电磁相互作用由交换光子来实现,弱相互作用由交换带一个单位电荷的W粒子和交换中性的Z0粒子来实现。光子的静止质量为零决定了电磁相互作用为长程相互作用,W粒子和Z粒子的质量很重决定了弱相互作用为短程相互作用并且在低能实验中表现为远比电磁相互作用为弱。根据现…