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.     

量子色动力学

量子色动力学(QCD)是一种尝试性强相互作用基本理论.在对强相互作用规律还没有完全认识的情况下,人们根据实验已经观测到的强相互作用性质以及寻找相互作用理论形式的一般原理——规范场论[1],提出了量子色动力学. 目前,虽然这个理论的物理结果还不完全清楚,可是许多物理学家却     

质量起源——量子色动力学与质量起源

 ……有读者可能会问：我们是不是离题了？既然量子色动力学中的胶子是无质量的，而夸克虽然有质量，但其质量是不可约化的。那么，量子色动力学与质量起源这一主题又能有什么关系呢？应该说，这是一个很合理的疑问。但量子色动力学的奇妙之处就在于，它形式上异常简洁，内涵却惊人地丰富。它宛如一坛绝世的佳酿，越品就越是回味无穷。在谈论质量起源问题的时侯，人们往往把注意力放在包含希格斯机制的电弱统一理论上，因为希格斯机制在登场伊始就打出了质量产生机制的响亮广告。但事实上我们将会看到，看似与质量起源问题无关的量子色动力学对这一问题有着非常独特而精彩的回答，从某种意义上讲，这一回答才是标准模型范围内的最佳回答。……     

探索物质的极限——CERN超相对论性核碰撞

<正>1.强相互作用物质20世纪70年代,人们发现了强相互作用的基本理论——量子色动力学(QCD)。相比于在量子电动力学(QED)中传递电磁相互作用的不带电光子,量子色动力学中传递强相互作用的胶子自身携带强相互作用色荷。量子电动力学和量子色动力学     

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。     

新书预告——推荐一本好教材《量子色动力学引论》

中国科学院高能物理研究所研究员黄涛撰写的一本新书《量子色动力学引论》即将由北京大学出版社出版,可望在2011年春节后与读者见面.量子色动力学(quantum chromodynamics,简称QCD)是20世纪70年代初发展起来的新理论,曾获得2004年度诺贝尔物理学奖,现已被公认为强相互作用的基本理论.《量子色动力学引     

规范场和夸克动力学模型--关于QCD和层子模型的议论

文章讨论了夸克QCD模型和层子模型的关系，说明夸克动力学模型的基础是非亚贝尔规范场理论．层子模型是半唯象理论，没有动力学互作用的机制．QCD由于以非亚贝尔规范场为动力学互作用机制，在高能行为有渐近自由的重要性质．层子模型是低能束缚态的唯象性质的模型，与渐近自由是完全无关．强调“渐近自由”是一个独立于夸克模型的物理概念，它的理论基础是非亚贝尔规范场理论；当把非亚贝尔规范场作为夸克相互作用建立了夸克的动力学模型——量子色动力学（quantum chromodynamics，QCD）；层子模型是想把静态夸克模型发展为动力学模型，但它走的路线与QCD完全不同，层子的互作用不涉及非亚贝尔规范场，与渐近自由是不同概念和不同思想和不同考察区域；文章还指出夸克动力学的QCD模型同层子模型是哲学思想不同，物理思想也不相同的路线，层子模型没有接纳非亚贝尔规范场而未能达成创新的成果．文章也强调三十多年前层子模型研究的创新意识和团队精神是我们值得推崇的优秀传统．     

夸克之间的色相互作用

 夸克和反夸克具有质量、电荷、弱荷和强荷(色荷),可以参与引力作用、电磁作用、弱作用和强作用四种基本相互作用.本文主要介绍夸克之间的强相互作用,即色相互作用.一、夸克的味与色目前确认夸克共有六种,即u、d、s、c、b、t,它们各有对应的反夸克,夸克的种类被形象地比拟为味道.六味夸克分为三代:(u、d),(c、s),(t、b).在强子中,同一代夸克以及不同代夸克之间,都可以通过交换中间矢量玻色子而发生弱相互作用,弱相互作用可以改变夸克的味道.但是,只在不同代的夸克之间,才有弱相互作用的混合效应.     

夸克介子模型的相图和表面张力

利用有限温度场论和平均场近似的方法,在考虑夸克真空涨落的情况下,研究了两个夸克味的夸克介子模型的量子色动力学相变的相图结构,得到了当夸克化学势密度较小时,量子色动力学相变是过渡相变,而当夸克化学势密度较大的时候,量子色动力学相变是一级相变.对于一级相变的区域,基于薄壁近似,给出了当温度等于临界温度Tc时,强子相表面张力随夸克化学势密度的变化关系.本研究为相对论重离子对撞实验和中子星早期结构演化提供必要的参考.     

一种新的物质形态——夸克胶子等离子体

进入21世纪以来,随着美国Brookhaven国家实验室的相对论重离子对撞机和欧洲核子中心的大型强子对撞机的相继运行,对于物质深层次状态的认识达到了前所未有的高度。特别是对于夸克胶子等离子体这种新的物质形态的研究得到蓬勃发展,取得很多成就。文章主要介绍:(1)强相互作用和量子色动力学的相结构;(2)夸克胶子等离子体的物理性质;(3)夸克胶子等离子体在重离子碰撞实验中的信号。