从粒子到宇宙

 从超新星１９８７Ａ谈起１９８７年２月２３日,在地球上探测到远离它１７万光年的大麦哲伦星云发生的一次能量为１０２７倍的氢弹爆炸能量的超新星爆发,这次爆发后来被称为１９８７Ａ．这是自１６０４年开普勒探测到的这类爆发以来人类第一次可由肉眼观察到的超新星爆发．由于核燃料的耗尽,在自身强大引力的作用下,星体在几秒钟的时间内坍缩,并释放出成百倍于我们太阳在它现存的时间内发出的全部能量．在加拿大天文学家在智利的山上注意到超新星１９８７Ａ之前,就传来了中微子在美国和日本的两个巨大的地下粒子探测器被记录的消息．这些探测器均由几千吨非常纯净的水组成,并配以光电倍增管和电子学．     

粒子物理学100年的发现

 粒子物理学的发展始于1897年电子的发现,到1995年顶夸克的发现经历了100年.在这100年中,随着不断地发现新粒子和新现象,粒子物理学从孕育、诞生、成长到成熟,形成了一门崭新的物理学前沿学科.     

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.     

顶夸克的发现

 今年3月2日,在美国费米国家实验室举行的报告会上,CDF和D0两个实验组分别报告了他们的实验结果,正式宣布发现顶夸克(Top Quark,也称t夸克)。     

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。     

发现量子宇宙——粒子对撞机的角色

 当今正是粒子物理学发生根本性变革的时期。新近的实验证据要求一种全新的宇宙图像。一些新的发现近在咫尺，它们将以新的物质形态、新的自然力和新的时空维度来拓展人们的想像力。突破将来自下一代粒子加速器，即目前正在欧洲建造的大型强子对撞机(LHC)，以及拟议中的国际直线对撞机(ILC)。在这些加速器上进行的实验将使你的宇宙观念发生根本性的变革。     

为什么要建造各种各样的加速器

 从《高能物理》和《现代物理知识》杂志上我们已经熟悉了许多高能加速器的名字.譬如说,固定靶质子加速器AGS、SPS、TEVATRON;质子-反质子对撞机S(?)PS;正负电子对撞机SPEAR、DORIS、CESPPEP、PETRA、TRISTAN,最近我国建成了一台正负电子对撞机BEPC,西欧CERN建成了能量更高的正负电子对撞机LEP.为什么世界上要建立如此多的种类不同的高能加速器?世界上已经有了能量高的加速器为什么又还在建造能量低的加速器?等等.一般说来,不同类型和不同能量的高能加速器服务于不同目的的粒子物理实验.根据物理实验的物理目标,选用不同的加速器作实验,选用固定靶加速器或者对撞机;选择质子加速器或者电子加速器;选择能量低的或者能量高的,等等.     

我国基本粒子研究发展中的一个里程碑——记王淦昌教授发现反西格马负超子

 北京正负电子对撞机于去年十月首次实现对撞、北京谱仪亦已调试完毕并将于近期在对撞点就位,开始积累实验资料.这标志我国的基本粒子实验研究经过三十余年的曲折道路终于迈上了利用我国自行设计、建造的大型设备和仪器进行独立研究的新阶段.每念及此,总使我回想起在五十年代后期王淦昌教授在联合原子核研究所工作期间发现反西格马负超子(?)的历史.这是我国科学家利用高能加速器进行基本粒子研究所取得的突出成就,是我国基本粒子实验研究中的一个里程碑.她表明我国的科学家是有能力掌握先进的实验设备做出世界水平的成果的！那时我还是一个刚步入科学研究大门的学生,在王老师的教导下做了一点具体工作,经历了这一重大发现的全过程.