轻子核物理:话旧论新

<正>轻子与原子核概述近百年来,人们对构成物质世界基本"砖块"的认识不断发展深化。从原子到原子核,再到核子内的夸克(图1)。这些认识大多是通过散射实验获得的,如用从加速器出来的高速质子或电子(通称     

高能核物理前沿：探寻夸克-胶子等离子体

对于我们身处的物质世界,现代物理学认为它是起源于约150 亿至200 亿年前的一次宇宙大爆炸。在宇宙的早期,物质的温度和密度都相当大,整个宇宙体系达到平衡。初始的宇宙间只有正反夸克、轻子、胶子等一些基本粒子形态的物质。     

谈谈核物理学

 核物理是以原子核为对象研究物质性质的一门科学,它研究核内组分的运动,组分间的相互作用及核间碰撞规律。原子核是一个有限多体、强相互作用的量子体系,决定了它的复杂性,此外,核本身具有许多特点,例如高密度强束缚,使它成为精确检验和发展标准模型的良好“实验室”,确切地说,现代核物理是强子物理,核物理也是一门与其它科学有着紧密联系和广泛应用的科学。 一、核物理学的进化 人们对原子核的认识是从外向内逐层深入的,研究范围从一般到特殊、从正常到奇异逐步扩大。它的发展分别体现了对物质的组分及相互作用力两个方面认识的统一。核物理学的每一发展阶段都与技术进步、特别是与加速器的发展有关。     

核子结构研究半世纪

评述了近半个世纪来核子结构研究的主要进展,着重评述了近十年来用极化轻子深度非弹散射研究核子自旋、磁矩结构的进展.也还评述了当前核子结构研究中的重要问题. The essential developments of the nucleon structure studies in the last half century are reviewed. The nucleon spin and magnetic moment structure studies with the polarized lepton nucleon deep inelastic scattering in the recent years are specially analyzed. The important topics in the contamporary studies of the nucleon structure is discussed.     

夸克胶子物质内的qq→qq反应

夸克胶子物质内的从夸克-夸克-反夸克到夸克-夸克-反夸克的散射过程会影响夸克物质和反夸克物质的热平衡化,其散射振幅是研究热平衡化的一个基础．依据微扰QCD理论,编制Fortran程序,推导了α_s~4阶的各个qq→qq散射费曼图的振幅平方和不同费曼图间的干涉项．     

夸克胶子物质内的qq(q)→qq(q)反应

夸克胶子物质内的从夸克-夸克-反夸克到夸克-夸克-反夸克的散射过程会影响夸克物质和反夸克物质的热平衡化,其散射振幅是研究热平衡化的一个基础.依据微扰QCD理论,编制Fortran程序,推导了α4s阶的各个qq(q)→qq(q)散射费曼图的振幅平方和不同费曼图间的干涉项.     

重轻子理论的先驱──蔡永赐

 题图：１９９９年９月于ＳＬＡＣ,从左至右蔡永赐,潘诺夫斯基,郑志鹏．与世界上设立的名目繁多的奖励相比,诺贝尔物理学奖无疑最具公正性和权威性。从１９０１年至２０００年,该奖获得者共计１６２人次。几乎可以说,所有获奖人无一不是获奖领域的先驱者和开拓者,其物理学成就都是经得起历史检验的,都无愧于诺贝尔物理学奖这个至高无上的科学荣誉。然而,诺贝尔物理学奖却令人遗憾地未能做到“四海无遗珠”。除了以前引起过议论的一些例子之外,这里介绍的对重轻子（即ｒ轻子）理论做出了开拓性贡献的蔡永赐（Ｙｕｎｇ－ｓｕＴｓａｉ）教授,也成了诺贝尔物理学奖的一颗“遗珠”。     

化学非平衡夸克-胶子物质中等质量双轻子的产生

研究了正在进行化学平衡的富重子夸克-胶子物质的双轻子产生，发现由于产生在RHIC能量 的化学非平衡的富重子夸克-胶子物质冷却慢和高的初始温度，导致中等质量双轻子产生重 大增强.因此，中等质量双轻子的增强可以是夸克-胶子物质形成的信号.同时，这个增强能 补偿由于初始夸克化学势增加引起的双轻子抑制，因而双轻子产额的抑制不再是夸克-胶子 物质产生的信号. 关键词： 化学非平衡夸克-胶子物质 热粲夸克 双轻子     

物质结构在夸克-轻子层次上的动力学规律和研究发展趋势

文章综述了粒子物理中标准模型理论的历史发展、面临挑战以及未来的发展趋势.目前阶段物质结构最小组成单元是夸克和轻子,量子色动力学是描述夸克-胶子之间强相互作用的基本理论,它具有渐近自由和夸克禁闭的特点.量子色动力学和电弱统一理论一起构成粒子物理中标准模型理论.标准模型理论成功同时也面临两大挑战：对称性破缺的本质和夸克禁闭难题,这意味着标准模型理论需要发展和突破.人们期望粒子物理学、天文学和宇宙学交叉发展联手解决物质结构和早期宇宙研究中面临的难题,最终揭示超出标准模型的新物理规律.     

物质结构在夸克-轻子层次上的动力学规律和研究发展趋势

文章综述了粒子物理中标准模型理论的历史发展、面临挑战以及未来的发展趋势.目前阶段物质结构最小组成单元是夸克和轻子,量子色动力学是描述夸克-胶子之间强相互作用的基本理论,它具有渐近自由和夸克禁闭的特点.量子色动力学和电弱统一理论一起构成粒子物理中标准模型理论.标准模型理论成功同时也面临两大挑战:对称性破缺的本质和夸克禁闭难题,这意味着标准模型理论需要发展和突破.人们期望粒子物理学、天文学和宇宙学交叉发展联手解决物质结构和早期宇宙研究中面临的难题,最终揭示超出标准模型的新物理规律.     

核子中奇异夸克分布不对称性与轻味夸克碎裂效应

核子中奇异－反奇异夸克分布的不对称性是核子结构研究中的重要非微扰效应, 然而至今未被实验所直接检验.为了探讨测量这种奇异分布不对称性的有效方法,考察了轻味夸克碎裂效应对测量奇异分布不对称性的影响.建议通过直接测量高能中微子和反中微子的带电流深度非弹散射中的带电和中性D介子的微分截面来测量奇异分布的不对称性.这种方法能够使奇异分布不对称性与轻味夸克碎裂的效应相分离.     

地球上最热最密的物质可能已在实验室内诞生

最近美国BNL实验室的科学家们在他们的一个学术报告会上 (2 0 0 3年 6月 18日 )宣布 ,在该实验室的相对论性重离子对撞机 (RHIC)上进行的最新实验结果表明 ,在金原子核与金原子核对撞中已创造了不寻常的高温高密度条件 ,非常接近夸克胶子等离子体 (QGP)的条件生成 .夸克胶子等离子体曾存在于大爆炸后的百万分之一秒的时间内 .2 0 0 3年 6月 19日 ,纽约时报也以“科学家们报告从未见过的最热最密的物质”为题 ,对这一研究结果作了报道 .2 0 0 2年 2月 ,欧洲粒子物理研究中心 (CERN)的研究人员曾宣布在CERN的加速器上生成了一种新物质…     

质子的奇异海探究

 质子,通常被简单地理解为由3个夸克组成的客体。然而,根据量子色动力学(QCD)理论所预言的丰富的结构,说明这种简单理解是不全面的。胶子和夸克-反夸克对所形成的海的提出,意义重大,如据此可解释质子的总自旋。目前,几个科研机构正在研究夸克-胶子海对核子其他特性的影响,以期精确测定奇异夸克海中奇异夸克对质子的电荷分布及磁化强度的实际影响。目前,4个主要的实验合作组已经介入,他们的结果已初步勾画出奇异夸克在质子中的粘合图像。奇异夸克对质子的这些特性的贡献最易测定,因为奇异夸克是夸克海的所有组分中最易于理解的组分。上夸克和下夸克因为其质量最轻,是夸克海中可能最容易出现的。     

膨胀的热夸克胶子物质的中等质量双轻子的增强

基于一个描述夸克胶子火柱演化的相对论流体力学模型,研究了夸克相、强子相互作用以及非热过程(DrellYan对、粲强子衰变)的中等质量双轻子的产生.发现由于相边对夸克胶子物质演化的影响和RHIC能量核碰撞产生的夸克胶子物质具有高的初始温度,夸克相对双轻子的贡献显著增强,比那些来自强子相互作用的贡献重要,甚至能与来自非热的贡献比较.表明中等质量双轻子的增强是一个在核碰撞中产生了夸克胶子物质的可能信号. 关键词： 夸克-胶子物质 双轻子增强 相对论流体力学模型     

夸克30年

 1964年盖尔曼和兹韦格提议称物质结构的最小微粒为夸克,至今已有30年的历史。再往前追溯10年,1954年在英国格拉斯哥召开的原子核和介子物理的国际会议上,盖尔曼和派斯的报告中提出在强相互作用中缔合产生的新粒子是一种带有奇异量子数的粒子,从1954到1964年大量新粒子和共振态的发现导至了盖尔曼和兹韦格提出物质结构的三种最小组成子——上夸克u、下夸克d和奇异夸克S。 在夸克一词提议10年后,1974年丁肇中和里克特发现了粲夸克c,1977年又发现了一种新夸克,称为底夸克b,是费米实验室的莱德曼实验组发现的。1994年4月26日费米实验室的CDF实验组宣布存在顶夸克t的实验证据。     

1988年诺贝尔物理奖的获得者和他们的获奖工作

L.M.Lederman,M.Schwartz和J.Steinberger三位科学家,由于1961年和1962年曾在布鲁克海文国家实验室利用质子加速器进行了出色的实验而荣获1988年诺贝尔物理奖。他们的实验证明了第二类中微子的存在,并首先在实验室内产生和利用了中微子束。Lederman现在是芝加哥附近费米国家加速器实验室的主任。Schwartz现任加利福尼亚州DigitalPathways公司的主席。Steinberger现为瑞士日内瓦CERN实验室的实验物理学家。但在进行获奖实验时他们都在哥伦比亚大学工作。     

跟着物理一起翱翔 介绍“粒子物理、核物理和宇宙学交叉学科前沿问题研讨会”系列会议

<正>2004年诺贝尔物理学奖得主威尔切克指出,我们期盼的物理黄金时代正在到来。19世纪末到20世纪初,随着量子论、相对论的相继出现,人类对自然界的理解也完成了一次飞跃,进入到崭新的层     

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.     

数理学部新英才

 在中国科学院数理学部这一英才会聚的群体里,又增加了38位新成员.学部委员,是科学界最有成就的一批科学家,他们追求真理,献身科学,在各自不同的岗位上,不同的学科领域内,为我国科技事业的进步和经济、社会发展不断做出贡献.为使广大读者了解新增委员的主要贡献与成就,本刊新辟《数理学部新英才》栏目,除任步雪同志向本刊提供10名学者的简介文章外,还将邀请他们所在单位专家撰文报道.希望广大读者给予重视,我们期待着您的反映.     

CERE实验产生出夸克-胶子等离子体

 ＣＥＡＮ计划于今日（２月１０日）公布“有力的证据”,表明ＣＥＲＮ的科学家们已经创造了预言在大爆炸后不久就一直存在着的物质的夸克－胶子等离子态．如果这一结果得到证实,那将是人类首次在实验室条件下观测到大爆炸之后最初三分钟的情况,那是组成原子核的质子和中子产生的时刻．这样的‘核子’是由两类基本粒子组成的：夸克和将夸克结合在一起的力的载体──胶子．但是,人们从未探测到自由夸克,理论预言它们只存在于一种非约束态中,要么是在这一浪小的时间窗口上,要么是在很高能量的重离子对撞时的能量密度上．量子色动力学预言,在这样的能量上,夸克和胶子非束缚地共同存在于等离子体中．