强子作为非拓扑孤粒子的SU（5）大统—模型（Ⅰ）

提出一种新的包含三代已知轻子与夸克的ＳＵ（５）大统—模型．按本模型，强子可看作由夸克形成的非拓扑孤粒子；轻子与夸克本质上是相同的，它们之间的差别是由对称性自发破缺造成的；在强子内部，夸克质量很小，其性质与已知夸克相同；在强子外部，夸克的性质与已知轻子相同，只是质量很重，并将很快衰变．本文除了定义严格守恒的电荷Ｑ０、费米子数Ｆ０外，还在孤粒子内部定义了近似守恒的内色荷、内电荷、内费米子数．已知ＳＵ（５）大统—模型的（Ｌ－Ｂ）守恒相应于本模型的Ｆ０守恒。     

强子作为非拓扑孤粒子的SU(5)大统一模型(Ⅱ)

本文讨论了前文提出的SU(5)大统一模型中费米子与规范场的相互作用.得到的弱电作用与标准模型一致;得到的孤粒子内部的规范作用近似于QCD理论.本文证明了实验上只能探测到电荷,而不可能探测到前文提出的内电荷;对分数电荷的根源提出了一种解释.按本模型,三代已知轻子仅仅弱、电作用是相同的,它们与未知规范场的作用并不相同.在对称性破缺前,sinθw=1/2.     

只带一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型

我们提出一个包括两种基本费米子和一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型. 其中, 基本费米子无质量并且不带色, 基本标量粒子是色的三重态. SU(3)_H定域规范作用将基本粒子束缚成轻子、夸克和弱玻色子等复合粒子. 轻子是由三个基本费米子组成的三体复合粒子, 夸克由一个基本费米子和一个基本标量粒子组成. 本模型基本粒子的数目较少, 存在为数不多的exotic粒子. 解释了轻子-夸克的对称性. 弱作用是超色单态之间的一种短距剩余作用, 它只在复合层次出现. 通过动力学对称破缺破坏了宇称守恒.     

封面说明

正今年是盖尔曼(Murray Gell-Mann)提出夸克模型50周年,本刊今年的封面即以此为题.强子(包括重子和介子)曾经被看成基本粒子.随着粒子物理学的进展,从高能电子在核子上的散射实验,认识到强子并不"基本";与轻子不同,强子是有内部结构的.强子可根据SU(3)对称性进行分类.1964年,盖尔曼和G.兹维格提出,与SU(3)对称性的基础表示对应的3种粒子是构成一切强子的构造单元,并从文学作品中借来名字"夸克"(英文原义为乌鸦的叫声).夸克的电荷是电子电荷的1/3或其倍数.重子由3     

两类复合模型中夸克和轻子的家族问题

为了解决夸克和轻子的家族问题, 本文提出两类SU(3)_sc×SU(N)复合模型(模型A和B). 基本组元preon是两种无质量自旋1/2的费米子. 应用费米原理于三个preon超色单态复合体系, 得到了符合模型要求(同一个来自SU(N)的相同表示并按水平规范群的相同表示变换)的各种SU_sc×SU(N)模型包含的夸克和轻子家族数. 其中, 模型A的SU(3)_sc×SU(6)和SU(3)_sc×SU(5)分别预言了三代和五代轻的夸克和轻子家族.     

SU(3)电荷、超荷相干态和颜色量子数

本文首先把有确定Abel荷的相干态推广到有确定non-Abei荷的情况, 建立了玻色子和费米子两种情况下的SU(3)电荷、超荷相干态. 这样自然得到了分数电荷、超荷的夸克相干态. 为了得到整数电荷、超荷的强子相干态, 必须引入颜色自由度, 进而讨论SU(6)⊙SU_c(3)的情况.     

SU(3)中的弱电统一模型

本文借助于SU（3）群生成元四种不同的实现,建立了一个以SU（3）规范群为基础的弱电统一模型,得到W^&;#177;粒子和Z粒子的质量以及它们与轻子的相互作用都与Weinberg-Salam模型的结果相同,并且给出sin²θ_w=1/4。这个模型要求有一个新的守恒量子数——弱奇异数存在,还存在四个重矢量粒子V^&;#177;和U^±±和一些重费米子以及标量粒子。它们都带有不为零的弱奇异数,都和轻子不直接耦合。它们的存在不影响低能范围内轻子的弱电作用,并且只能在高能下成对产生。它们中最轻的粒子将是稳定粒子。本文还讨论了弱奇异数守恒破坏的可能性及其后果。     

弱电统一理论——SU(3)×U(1)模型

本文提出了一个对称性破缺前不仅左、右对称, 而且中微子(或反中微子)与荷电轻子、反轻子的弱作用也相同的SU(3)×U(1)模型. 这一模型无三角反常; 导出了sin²θ_w≤1/4; 在低能范围内与标准模型一致. 我们反轻子数推广为轻子荷. 证明了只有轻子荷才是严格守恒的, 各代轻子数分别守恒只能近似成立. 夸克不仅带有重子数、电荷, 而且也带有轻子荷. 本模型预言有μ_R→e_R+ν_eL+ν_μR, e^－+e^－→μ^－+μ^－等现象.     

满足互补原理的SO(10)×SU(4)手征前子模型

本文反MAC (Most Attractive Channel)规则推广到半单超色规范群情形,构造了满足互补原理的SO(10)×SU(4)手征前子模型.该模型给出唯一解,预言了4代夸克和轻子,没有例外粒子出现.本文引入了代规范群SU(2)_g讨论了不同代费米子质量简并性的破缺.     

一个具有三代家族的夸克和轻子的复合模型

为了解释家族问题,本文提出了一个具有SU(3)_sc×SU(6)规范对称的夸克和轻子的复合模型.组成夸克和轻子的成份(preon)是两类无质量自旋为1/2的费米子.运用费米原理于超色单态的preon复合体系,可以产生与实验观测以及宇宙大爆炸理论预言符合的三代轻的夸克和轻子家族.弱玻色子也是由同一组preon组成的复合粒子.弱相互作用不是preon层次的基本相互作用.在preon能标,没有质子衰变的困难.     

关于SU(3)×U(1)轻子和夸克弱电统一模型的一些讨论

本文讨论了SU(3)×U(1)轻子和夸克弱电统一模型中的几个问题:(ⅰ)讨论了Higgs场的两种选取方案所得结果的异同以及与weinberg-Salam模型的关系;(ⅱ)给出从Higgs自作用势给出理论所要求的破缺的证明,并对结果进行了讨论;(ⅲ)考察了当理论中放入几组费米子多重态时,轻子与夸克的质谱性质和夸克的广义Cabibbo混合出现的来源。     

走向统一的自然力强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅵ)

 标准模型,准确地讲,应是粒子物理标准模型。粒子物理是研究亚原子粒子的性质、结构及其在很高能量下相互转化的物理学分支学科。夸克模型的提出使人们认识到物质结构的基本组分是夸克和轻子,作用在它们之间的强力和弱电力可以分别用SU(3)规范场和SU(2)×U(1)规范场--相应的动力学分别是量子色动力学和弱电统一理论(或称量子味动力学)--来描述,分别通过胶子、中间玻色子(W^±和Z⁰)和光子来传递,于是SU(3)和SU(2)×U(1)规范场理论便构成了粒子物理标准模型。     

SU(6)大统一模型

本文提出的SU(6)大统一模型, 能容纳现代(V－A)耦合的普通费米子和现代(V+A)耦合的异常费米子. 通过引进一种分立对称性, 使得SU(6)通过Higgs机制自发破缺时, 费米子能得到低质量. 本文还做到了利用简单的Higgs场及其真空期望值, 使异常费米子的质量比普通费米子的质量重. 得到的sin²θw在大统一点的值为3/8.     

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…     

用π云孤粒子袋模型计算强子的静态物理性质

本文研究在g_s零阶近似孤粒子袋模型.考虑了夸克间的单胶子交换相互作用,则构成π云孤粒子袋模型.并导出强子各种静态物理性质的解析表达式,给出与实验值基本相符的计算结果.     

用孤粒子袋模型计算强子的静态物理性质

本文在平均场近似下,对孤粒子袋模型作了较详细的数值解,计算了强子静态物理性质.特点是考虑了夸克质量和质心修正后,明显改善g_A/g_V值,并且,强子质量、均方根电荷半径和磁矩等均与实验值基本相符.初步导出d夸克和u夸克间的质量差.     

Skyrme模型的一类重子数B=0、Hopf指标H=1的复合孤粒子

在SU(2)×SU(2) Skyrme模型中,人们将该模型具有重子数B=1的拓扑孤粒子——Skyrmion量子化为重子.本文利用Skyrmion与反Skyrmion构成了一类重子数B=0但Hopf指标H=1的复合孤粒子解,该解的质量依赖于一个无量纲参数p,0相似文献   

(2+1)维SU(2)四费米子耦合理论的Ward-Takahashi恒等式和质量谱

本文利用含复合场的Ward-Takahashi恒等式研究了(2+1)维SU(2)四费米子耦合的理论.在SU(2)手征对称性既有明显破缺又有动力学破缺时,得到了动力学所生成的费米子质量和束缚态的谱性质,并讨论了矢量流和轴矢流的性质.结果表明:束缚态π_α获得了质量并得到轴矢流部分守恒的结论;当费米子的流质量较小时,Goldberger-Treiman关系近似成立.     

相对论重离子碰撞中会产生夸克胶子等离子体吗?

 现在人们认为:在我们周围物质世界中的强子一质子、中子、其他重子及介子等都是由夸克与胶子构成的.强子的夸克结构理论成功地解释了它们的各种静态性质.用高能轻子(电子、μ子等)轰击核子,甚至能定出内部夸克的动量分布.自从夸克、胶子的概念为人们所接受,科学家就在努力寻找自由的夸克与胶子.但是,迄今为止,不论在自然界或通过实验手段都没有成功,它们一直被牢牢地禁闭在每个强子“口袋’中,不能自由存在.     

SU(4)×SU(4)禁闭弱作用复合模型

本文对超色群为半单群的亚夸克模型结构作了讨论, 具体构造了一个SU(4)×SU(4)禁闭弱作用复合模型, 模型中给出了三代轻质量的复合粒子.