顶夸克为什么这么重?

 在费米实验室Tevatron质子-反质子对撞机上的CDF实验得到了第六味夸克(顶夸克)存在的证据(今年三月份,D0和CDF实验组同时宣布他们观测到了顶夸克--译者注),它使大家的注意力集中到了标准模型中的粒子的不寻常质量模式上。标准模型包含有三对夸克、三种带电轻子(电子、μ子和τ轻子)和其对应的三种中微子。夸克之间通过胶子“场”进行相互作用,同时也进行弱电相互作用。     

Ωb-——一个新发现的奇异粒子

据2008年9月27日美国Science News报道:9月3日费米实验室的Dzero探测器发言人DmitriDenisov宣布,他们发现了一个由底夸克和围绕着它旋转的两个奇异夸克组成的奇异粒子,该粒子被命名为Ωb-(Omega-b-minus).这是继1964.年发现由3个奇异夸克组成的奇异粒子后,又一个符合粒子物理标准模型所预见的粒子.美国斯坦福直线加速器中心的物理学家Michael Peskin誉此发现为装饰在美妙理论桂冠上的又一根羽毛.     

探索两个世界的分界线

据2008年9月27日美国Science News报道:9月3日费米实验室的Dzero探测器发言人DmitriDenisov宣布,他们发现了一个由底夸克和围绕着它旋转的两个奇异夸克组成的奇异粒子,该粒子被命名为Ωb-(Omega-b-minus).这是继1964.年发现由3个奇异夸克组成的奇异粒子后,又一个符合粒子物理标准模型所预见的粒子.美国斯坦福直线加速器中心的物理学家Michael Peskin誉此发现为装饰在美妙理论桂冠上的又一根羽毛.     

关于三代夸克和轻子的质量关系的猜想

１９９５年３月初,美国费米国家实验室的两个实验组正式宣布发现了众多科学家盼望已久 的顶夸克,其质量竟高达１７６ＭｅＶ左右．这一 重大发现再次证明了粒子物理学中标准模型理论的正确性．然而,随着顶夸克的发现,物理学 中一直存在的质量问题也变得更加尖锐．比如 实验结果已经表明,最轻的上夸克和下夸克的质量只要几个ＭｅＶ．为什么以后发现的顶夸克要比最轻的夸克重那么多？为什么夸克和轻子 可以分为三代？为什么夸克和带电轻子的质量谱如此特殊……这里,我们尤为感兴趣的是,作 为处于同一层次的夸克和带电轻子在质量数值 方…     

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。     

顶夸克已被发现

顶夸克已被发现１９９５年３月２日，美国费米国家实验室召开学术报告会，正式宣布顶夸克已被发现。在会上，ＣＤＦ和Ｄ０合作组分别报告了它们的实验结果。ＣＤＦ测得顶夸克质量为１７６±８±１０ＧｅＶ／ｃ２，顶夸克对的产生截面为６．８而Ｄ０测得顶夸克质量为１９９...     

顶夸克发现二十年

从希腊哲学家的时代起,人类就开始了对物质基本构成单元的探索。这个概念长期以来一直在被更新,认为不可分割的原子是物质基本组分的原始思想已经发展为现在的观点：认为一种叫做夸克的东西是所有物质的核心组分。1995 年费米实验室发现了顶夸克——标准模型中第六种也是最后一种夸克,有些人甚至把它的发现誉为是科学上最长久搜寻之一的终结。但是顶夸克的性质是奇特的,并且它带来了新的问题。尤其是,它的质量是所有已知基本粒子中最重的。如此重的质量可能暗示它在电弱对称性——要求所有基本粒子无质量的一种对称性——的破缺中扮演了一个特殊的角色。如果真是这样,顶夸克本身可能就是质量产生的根源。     

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.     

封面照片说明

众所周知，科学家们首选的粒子物理标准模型为：所有物质是由6种夸克——上、下、奇异、粲、顶和底夸克——及比夸克轻得多的粒子，如电子和中微子等构成的。这些粒子的存在已被令人信服的证据所证实。但该模型还需要宇宙中存在有希格斯玻色子（Higgs Boson），希格斯粒子表现为引力，它在某些粒子周围很密集，而在另一些粒子附近则很少。正是这种聚集的密度赋予粒子以质量，因此，夸克很重，电子很轻，而光子则根本没有重量。     

含有四个夸克或更多夸克的奇特粒子

<正>在粒子物理的所谓"标准模型"中发生强相互作用的基本粒子是带有分数电荷的夸克,这些夸克被电中性的类似光子的"胶子"捆绑在一起形成强子(包括重子和介子)。目前标准模型中包含6种不同"味道"的夸克:上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t);它们各自的反粒子(反夸克)被标志为、d、、、、。每一种味道的夸克又带有强作用的3种不同的"色荷"之一的"色荷"。之所以称之为"色荷"是因为强相互作用将这些带色荷的夸克束缚在一起形成强子的法则很容易让我们类比到对颜色的感知。     

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.     

美国费米国家实验室首次报道了τ中微子存在的直接证据

美国费米国家实验室于 2 0 0 0年 7月 2 1日正式宣布 :τ中微子的第一个直接证据已在该实验室和加速器实验中观察到了 .在粒子物理标准模型的“基本粒子周期表”(见表 1)中 ,物质粒子一共有 12个成员 ,包括 6个夸克(ｄ ,ｕ ,ｓ ,ｃ ,ｂ ,ｔ)和 6个轻子 (ｅ ,νｅ,μ ,νμ,τ ,ντ) .这些构成物质基本单元的粒子都是费米子 ,它们分成三代 ,一一对应 .其中全部 6个夸克和 5个轻子均已发现 ,唯独τ中微子迟迟没有露面 .虽然早在 2 5年前τ轻子发现之际 ,人们就确信应当存在着与之相应的τ中微子 ,如同电子有相应的电子中微子、μ子有相应的 …     

北京正负电子对撞机上开展含粲夸克的重子研究

对于物质基本构成问题的研究历史可以追溯到两千多年前,时至今日,普遍接受的理论为粒子物理标准模型。现代粒子物理标准模型将我们周围的物质构成用17种基本粒子,及它们之间的三种相互作用力：强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用来描述。在这些基本粒子之中,夸克是组成我们周围物质的基本单元。比如大家最熟悉的质子是由2个上夸克(u)和1个下夸克(d)组成的,这些夸克通过强相互作用束缚在一起。标准模型中共有6种夸克,其中每两种为一代,共有三代,上夸克和下夸克属于第一代。粲夸克(c)和奇异夸克(s)属于第二代。第三代夸克为顶夸克(t)和底夸克(b)。由三个夸克组成的粒子称为重子,而仅包含前两代夸克的重子中,如果至少有一个粲夸克,则称为粲重子。     

利用具有两个Higgs-doublets的扩展标准模型对LEPⅡ能量下tc产生过程的研究

在标准模型和两个Higgs二重态以及包括第四代费米子的扩充中计算了用正负电子对撞出tc(或tc),即e⁺e^－→(or tc)产生截面.结果表明即使顶夸克质量如模型预言的有140GeV左右,只要在此扩充中取最有利的参数时甚至在LEPⅡ中这一过程亦是可观测的.     

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)。     

日俄美欧科学家相继发现五夸克新粒子态

 从60年代起,粒子分类一直采用夸克模型。自然界存在六种夸克:它们是上夸克(up,简写为u),下夸克(down,简写为d),粲夸克(charm,简写为c),奇异夸克(strange,简写为s),顶夸克(top,简写为t)和底夸克(bottom,简写为b)。夸克模型认为,介子是由夸克和反夸克组成的,而重子是由三个夸克组成的。介子和重子统称为强子。由胶子传播强相互作用。量子色动力学(QuantumChromodynamics,简写为QCD)描写强相互作用。     

科苑快讯

 美国费米实验室宣布发现顶夸克 据《高能物理所简报》报道,1995年3月2日下午1点（美国时间）,费米实验室两个实验组（CDF组和D0组）同时宣布发现顶夸克（Top Quark）。 顶夸克是高能物理学家在十多年前预言存在但一直未发现的重要基本粒子。它的发现是国际高能物理界的一件大事。 1994年4月,CDF组曾宣布发现顶夸克存在的证据。当时,D0组认为证据不足,经过半年多的运行,收集到了更多的数据,从这些数据中D0组得到了17个事例（其中4个本底）,测得顶夸克的质量为: 199±₂₁¹⁹（统计误差）±22（系统误差）GeV/c²。 CDF组的数据量比去年增加了三倍,总共得到56个事例（本底约22个）,测得顶夸克质量为176±8（统计误差）±10（系统误差）GeV/c²。     

含有四个夸克或更多夸克的奇特粒子

在粒子物理的所谓“ 标准模型”中发生强相互作用的基本粒子是带有分数电荷的夸克,这些夸克被电中性的类似光子的“胶子”捆绑在一起形成强子(包括重子和介子)。目前标准模型中包含6 种不同“味道”的夸克：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t);它们各自的反粒子( 反夸克) 被标志为u、d、s、c、b、t。每一种味道的夸克又带有强作用的3 种不同的“色荷”之一的“色荷”。之所以称之为“色荷”是因为强相互作用将这些带色荷的夸克束缚在一起形成强子的法则很容易让我们类比到对颜色的感知。我们姑且把这3 种色荷称为红色、绿色和蓝色;它们相应的反夸克的颜色就对应到互补色：蓝绿色、紫红色和黄色。     

Bell合作组发现新粒子

日本KEK实验室的Bell合作组发现了一种新的亚原子粒子，命名为“X(3872)”，这种粒子不能列入已知粒子的分类表中，理论家们推测可能是至今没有发现过的一种介子，这种介子含有4个夸克(有关论文将发表在Phys．Rev．Lett．上)，这一发现已被美国费米实验室的CDF合作组证实，他们把这种新粒子称为谜介子(mystery meson)。     

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。