LHCb实验组观测到正反D介子振荡现象

欧洲核子研究中心LHCb(大型强子对撞机上的一个实验)实验组的工作人员首次在实验测量中明确地观测到D介子从物质到反物质的振荡。以前的实验虽曾观测到过同样的振荡迹象,但是测量结果的统计显著性不高,而新的LHCb结果的统计显著性达到9.1s (s为统计标准偏差),明显好于5s这一粒子物理中作为一项新发现的“黄金标准”。粒子物理标准模型预言了4类介子会发生物质与反物质之间的振荡,如今这些振荡都已经在实验中观察到了。这项新的结果可以为粲介子中电荷守恒的破坏提供更多的证据,
　　LHCb 实验所用的探测器如图1所示。LHCb 实验的目的是研究B介子物理。B介子是含有一个底夸克或一个反底夸克的介子。但是在这种实验中发生的粒子碰撞也会产生其他介子,包括由一个粲夸克和一个反上夸克组成的中性的Do介子。Do介子可以振荡成由一个反粲夸克和一个上夸克组成的反粒子。     

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。     

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…     

发现新介子

日本KEK实验室的物理学家可能首次发现了一种“混血”介子．25年前科学家预言存在这种介子，它由一个胶子加上一个正夸克和一个反夸克组成．由于它的质量是3940MvE／C^2，所以这种介子现在被命名为Y3940．     

核物理中的π介子

在强子层次上,原子核或强子物质的基本组元是核子和介子.弄清这些强子的结构,并由基本原理出发研究它们的性质,是当代核物理的重要课题.在各种介子中,π介子是最轻且最重要的介子.关于自由空间中π介子的结构与性质、核介质内π介子的性质、π 核子相互作用与π 核相互作用等问题,始终受到相当多的关注.π介子在核物理中的作用直接联系着手征对称性,汤川秀树关于π介子的最初概念已经大大发展了.有清楚的实验证据表明,核内存在π介子的集体模式,这种集体模式与以前观测到的所有核集体运动模式截然不同.拟对π 核物理的研究现状及值得进一步研究的主要问题予以简要评述. At the hadronic level, nucleons and mesons are constituents of nuclei and hadronic matter. Understanding the structures of hadrons, finding the physics of how the properties of these particles arise from the first principle, are major interests in modern nuclear physics. Among mesons, the lightest and most important one is certainly the pion, thus it is no accident that its structure, properties (both in free space and in nuclear matter) and interactions with nucleons and nuclei have gotten considerable ...     

高能物理学面临的两大难题

 一、物质结构历史简述大家知道,物质结构的研究已从早先的原子层次深入到夸克和轻子这一新层次。１９１１年,卢瑟福实验证实了原子中原子核的存在并发现了质子,１９３２年查德威克的实验发现了中子．中子的发现开创了人类认识物质结构从原子核进到质子、中子这一层次．海森伯和伊凡宁柯立即提出了原子核由质子和中子组成的假说．不久,这一假说获得验证并得到了有关原子核的正确认识．原子是由原子核和绕核运动的电子组成的,而原子核由质子和中子通过强相互作用结合而成．这样,随着核物理的发展,人类对物质结构的认识进入到基本粒子这一层次,即认识到自然界万物是由质子、中子、电子这些基本粒子构成的．     

μ~-介子在He~3原子核上的俘获

本文计算了μ介子在He~3核上俘获的几率、末态H~3核的角分布和极化。所采用的理论是带有重正化效应(包含弱磁矩及赝标项)的V-A普适弱作用理论。在计算中考虑了μ和He~3核在始态有极化及处于不同超精细态上的情况。在计算中假定了He~3核的基态是纯S态,这时忽略了由张量力以及其他自旋轨道耦合力引起的其他态。介子交换电流的效应也没有考虑。在以上这两个假定下,我们证明了俘获几率中只包含一个未知的原子核矩阵元,这个矩阵元恰好是原子核密度函数的富氏分量。利用μ介子(或电子)与He~3(或H~3)原子核的散射可以确定这个未知矩阵元。     

1999年诺贝尔物理奖

 根据瑞典皇家科学院１０月１２日发布的消息,瑞典皇家科学院已决定把１９９９年度的诺贝尔物理奖授予两位荷兰科学家赫拉尔杜斯·霍夫特（Ｇｅｒａｒｄｕｓ’ｔＨｏｏｆｔ）和马丁努斯·韦尔特曼（ＭａｒｔｉｎｕｓＪ．Ｇ．Ｖｅｌｔｍａｎ）。这两位研究者是由于他们为粒子物理理论提供了更加坚实的数学基础而获奖的,尤其是揭示了用他们的理论如何精确计算物理量．欧洲和美国的粒子加速器近来进行的实验已经证实了他们的许多计算结果．数学基础更加坚实的粒子物理理论我们周围的一切物体都由原子构成,而原子又由电子和原子核组成．在原子核中有质子和中子,它们又都由夸克组成．为了研究夸克这一最深层次的情况,需要有大型加速器     

QCD中等时方程的赝标介子解

本文讨论在背景场量子色动力学框架中的等时方程赝标介子解. 方程的积分核由微扰和非微扰贡献两部分组成．微拔部分是通常的单胶子交换图的贡献；非微扰部分的贡献来自于最低阶的夸克和胶子凝聚效应. 当输入合理的夸克质量参数和耦合常数时，可以得到与实验相符合的赝标介子谱．     

用共有夸克模型解核内∧非介子衰变

本文用共有夸克模型讨论了核内弱相互作用过程中的夸克效应,计算出了不同超核中Λ粒子非介子衰变的宽度,并与其它模型的计算结果及实验值进行了比较。     

物理学家发现新介子

物理学家在日本KEK实验室可能已发现了第一个“混合介子（hybrid meson）”．这种25年前首次预言的介子看来除去在通常的介子中含有的夸克与反夸克外，还含有一个胶子（Choi S-K et al．Phys．Rev．Lett．2005，94：182002）．通常称该介子为Y（3940）粒子，因为其质量为3940MeV／c^2．这个新的介子是由Belle国际合作组在KEK进行的正负电子对撞中观察到的．     

用共有夸克模型解核内Λ非介子衰变

本文用共有夸克模型讨论了核内弱相互作用过程中的夸克效应,计算出了不同超核中Λ粒子非介子衰变的宽度,并与其它模型的计算结果及实验值进行了比较.     

北京谱仪轻奇特强子态研究

 自然界的物质由微观原子构成，原子是由位于中心的原子核与核外电子构成的。在更加微观的尺度上，原子核由核子（质子和中子）组成，核子由夸克组成。夸克是几种基本粒子之一，是构成宇宙的基本单元。物理学家用“味道”来区分不同的夸克，共有6种“味道”，分别是上夸克（u）、下夸克（d）、粲夸克（c）、奇异夸克（s）、顶夸克（t）和底夸克（b）。每一种味道的夸克还存在一个相应的反夸克。     

神秘的顶夸克

夸克理论创始人之一的美国物理学家默里·盖尔曼说过:“基本粒子是筑成一切物质的砖块,对它们的研究是全部自然科学的基础。” 宇宙万物以太空最遥选地方的星体到物质深处最细小的粒子,—其物质的基本组成是什么?人们的认识早已不是停留在由原子构成的阶段,20世纪初,科学家发现,原子是由质子、中子和电子组成的。直至本世纪60年代前,人们对物质结构的认识是,宇宙万物由电子、质子、中子、……这些基本粒子所组成,60年代初发现的基本粒子已经达到上百种,具有一定的周期规律性(与SU(3)群的数学对称理论相符合)。随着高能物理学研究的不断深入,物理学家以高能粒子束为武器,探测原子核,一系列的实验现象表明这些所谓基本粒子并不基本,像质子和中子是由更小的被称作“夸克”的粒子所组成。 夸克这个新概念最初是由美国加州理工学院的默里·盖尔曼和乔治·兹韦格于1964年提出的。这是一种惊人简化的理论:夸克假设,它指出,所有强相互作用粒子(如质子、中子)都是由点状的夸克所组成。例如质子由两个上夸克和一个下夸克构成,中子由一个上夸克和两个下夸克构成。由强子的夸克模型如今     

夸克与核力

发现中子以后的头三十年间,一直认为质子和中子(统称为核子)是构成原子核的基本粒子,它们之间的相互作用力是由它们之间交换介子而产生的.这种核力的介子交换理论解释了大量的实验,取得了相当的成功.但它将核子作为点粒子处理,而且无法解释核力的短程排斥心.后来,高能物理实验表明,质子、中子和介子都不是什么基本粒子,都具有内部结构,由夸克和反夸克构成.既然如此,那末,核子力与夸克之间的相互作用是什么关系?是否能从夸克之间的相互作用导出核力?这就是目前国内外正在迅速发展起来的关于夸克与核力问题的研究,它是一个值得重视的动向. 原…     

把粒子物理学前沿渗入物理教学

本文介绍了粒子物理学研究的最新成果以及把现代物理学前沿渗入物理教学的研究与探索． 探索粒子物理学的奥秘──夸克和轻子 物理学的精髓在于探索未知，本世纪初，物理学家发现了原子的核模型结构．３０年代，人们又发现原子核是由紧密结合在一起的质子和中子组成的．自然，质子和中子被认为是基本粒子，但是大量的称为强子（包括介子和重子两类）的相似粒子于５０年代和６０年代初被发现，目前已知的有一百多种强子．人们提出了这样的观点，强子并不是基本粒子，而是由电荷为１／３ｅ或２／３ｅ的更小粒子──夸克构成的，即强子的夸克模…     

北京谱仪轻奇特强子态研究

<正>一、强子谱与"色禁闭"自然界的物质由微观原子构成,原子是由位于中心的原子核与核外电子构成的。在更加微观的尺度上,原子核由核子(质子和中子)组成,核子由夸克组成。夸克是几种基本粒子之一,是构成宇宙的基本单元。物理学家用"味道"来区分不同的夸克,     

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     

μ-介子在He3原子核上的俘获

本文计算了μ介子在He³核上俘获的几率、末态H³核的角分布和极化。所采用的理论是带有重正化效应(包含弱磁矩及赝标项)的V-A普适弱作用理论。在计算中考虑了μ和He³核在始态有极化及处于不同超精细态上的情况。在计算中假定了He³核的基态是纯S态,这时忽略了由张量力以及其他自旋轨道耦合力引起的其他态。介子交换电流的效应也没有考虑。在以上这两个假定下,我们证明了俘获几率中只包含一个未知的原子核矩阵元,这个矩阵元恰好是原子核密度函数的富氏分量。利用μ介子(或电子)与He³(或H³)原子核的散射可以确定这个未知矩阵元。     

LHC能量下D介子的核修正因子

高能质子-质子(p-p)和质子-原子核(p-A)碰撞过程中产生的D介子是分析碰撞后生成的饱和胶子性质的重要途经。考虑领头阶下的强耦合效应,在色玻璃凝聚理论(CGC)框架下研究了LHC(Large Hadron Collider, LHC)能量下p-p(p-A)碰撞过程中的D介子产生。采用由KLR-AdS/CFT色偶极模型通过傅里叶变换得到的偶极关联因子,同时利用Glauber模型考虑冷核物质效应,计算了质心能量为5.02 TeV时质子-铅核(p-Pb)碰撞中不同碰撞中心度下D介子的产生截面,并在此基础上研究了p-Pb碰撞中D介子产生及其半轻子衰变过程中的核修正因子。通过与大型强子对撞机(LHC)实验结果比较发现:考虑强耦合效应后的理论结果与ALICE和LHCb合作组的最新实验数据符合得更好。最后,本文对LHC碰撞质心能量为8.16 TeV时p-Pb碰撞中D介子产生的核修正因子给出了理论预言, 结果显示此能量下核修正因子理论值比5.02 TeV时略大。