CP不对称性

1980年诺贝尔物理学奖授予两位著名的 美国实验物理学家菲奇(Val Fitch)和克罗宁 (James Cronin).因为他们在实验上发现了CP不守恒[1].这里C指电荷共轭变换(charge con-jugation),P指宇称(parity),CP表示电荷共轭 和宇称联合变换. 本文叙述对称性及其破坏在物理学中的重要性,讨     

非常大的B~0-~0混合

1956年,为了解开之谜,李政道和杨振宁提出宇称守恒定律在弱相互作用下可能不成立.1957年,吴健雄观测到60Coβ衰变时发射出的电子在空间中的分布是不对称.于是李、杨的理论得到了证实.是同一粒子即K0介子也得到了确认. 六十年代,K0介子给了我们许多新知识.K0介子是由下夸克和反奇异夸克组成的;而K0介子则由反下夸克和奇异夸克组成.人们发现,奇异量子数相反的态K0和K0之间可以相互转换,即存在K0-K0混合.1964年,人们发现,K0介子衰变时,CP不守恒.(C为电荷共轭,P为宇称)即粒子变成反粒子同时作空间反演,物理规律并不守恒.这是人们发现CP不…     

邮票上的物理学史（62）--粒子物理学:观念和理论(续)

理论上的另一进展是对相互作用中对称性和守恒量的研究.原来以为,在各种相互作用中,都有空间反射变换P、电荷共轭变换C和时间反演变换T下的不变性.不过,这只是人们抱有的一种观念,除了泡利在1955年曾在一般前提下从理论上证明了在CPT联合变换下量子场论的不变性以外,其他的都未曾在实验或理论上得到过证明.1955年,出现了所谓θ-τ之谜.1956年,李政道和杨振宁分析了以往的实验,他们发现,在弱作用中宇称守恒从来没有得到过实验的确证.因此他们提出,弱相互作用中宇称不守恒(没有空间反射变换下的不变性),这样也就没有θ-τ之谜了.1957年,吴健雄领导的小组按照李政道和杨振宁的建议,进行了极化原子核钴60的β衰变实验,证实宇称不守恒.随后不久,其他的弱作用实验也证实了宇称不守恒,而且C宇称也不守恒.李政道(图12,内维斯1995年,诺贝尔奖设立百年)和杨振宁(图13,马尔代夫1995年,诺贝尔奖设立百年;图14,圭亚那1995年,诺贝尔奖设立百年)获得1957年诺贝尔物理奖.这是华人首次获得诺贝尔奖.他们的得奖,就像半世纪前詹天佑自力修建京张铁路一样,改变了中国人觉得自己不如人的心理状态,提高了民族自信心.     

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…     

电子和原子核散射研究原子核结构

本文综述了近年来我们组利用电子散射结合相对论平均场模型对奇特核结构的研究.我们发展了相对论平均场框架下的磁电子散射方法,并用其研究一些中子晕及质子晕核的基态组态,例如,23O,17,29C和23Al.研究发现,原子核不同组态的弹性磁形状因子彼此差别很大.其次,我们发展了相对论平均场框架下的弹性库伦电子散射方法,并用该方法研究了奇特核的电荷分布.研究发现,丰质子核中扩展的电荷密度分布可以通过库伦电子散射来测量.这种方法还被进一步推广用于计算弹性宇称不守恒电子散射,研究了一些典型原子核的中子密度分布,例如,Ca同位素链,N=50同中子素链以及N=Z的双幻核.结果表明,宇称不守恒非对称度的振幅主要由质子和中子形状因子极小值之间的距离决定.这些结果为下一代电子-核对撞机上的电子散射实验提供了有用的参考.     

中子并非任何场合都是电中性

自由中子的电荷是由中子束通过电场测出的.实验测得电荷上限为10-20e,电偶极矩小于 6 ×10-25e·cm.然而,人们用高能电子散射测出中子有电流环,用低能中子对束缚无自旋原子的电子散射测出中子有微小电荷分离[1].从高能电子散射中子的数据分析得出中子的电荷结构:中心是一个半径为 0.2 fm带正电荷0.35。的核,0.8fm内带负电荷0.5e,在1.4fm内带有正电荷 0.15e(通常把 0.8fm和 1.4fm内的电荷分别称作矢量云和张量云)[2].夸克模型提出:中子是由带电的ddu夸克组成;中子的核心为夸克,其外层为π介子及其他介子.中子有电荷分布和每层带有不同的电荷…     

电子和原子核散射研究原子核结构(英文)

本文综述了近年来我们组利用电子散射结合相对论平均场模型对奇特核结构的研究。我们发展了相对论平均场框架下的磁电子散射方法,并用其研究一些中子晕及质子晕核的基态组态,例如,23O,17,19C和23Al。研究发现,原子核不同组态的弹性磁形状因子彼此差别很大。其次,我们发展了相对论平均场框架下的弹性库伦电子散射方法,并用该方法研究了奇特核的电荷分布。研究发现,丰质子核中扩展的电荷密度分布可以通过库伦电子散射来测量。这种方法还被进一步推广用于计算弹性宇称不守恒电子散射,研究了一些典型原子核的中子密度分布,例如,Ca同位素链,N=50同中子素链以及N=Z的双幻核。结果表明,宇称不守恒非对称度的振幅主要由质子和中子形状因子极小值之间的距离决定。这些结果为下一代电子-核对撞机上的电子散射实验提供了有用的参考。     

在彭宁捕集器中“称量”反质子

一、质子是否遵从CPT守恒定理? 我们知道,洛伦兹定域场理论必须遵循CPT守恒定理,即在电荷共轭、宇称变换和时间反演算符共同作用下具有不变性.这要求粒子和它们的反粒子应具有相同的质量和大小相等符号相反的磁动量.Van Dyck等人在 1987年利用彭宁捕集器(Penning trap)测量了正电子和负电子的回磁比G,它们的差异小于2×10-12,从而验证了CPT守恒定理. 但对重子(质子和中子是其中最轻的)还没有进行过CPT守恒的精细研究.重子都是由三个夸克组成的,因此人们会提出,这些三夸克组成的重子是否会违反CPT定理呢?这首先要确定粒子和反粒子是…     

相对论Hartree-Fock研究奇特核的性质

采用相对论Hartree-Fock(RHF)理论来描述奇特核的性质.为了研究Fock项和矢量介子对奇特核性质的贡献和避免有效相互作用的不惟一性,本文推广应用没有自由参数的密度有关的相对论Hartree(RDH)和Hartree-Fock(RDHF)理论来描述奇特核的性质.在RDH和RDHF近似下,计算了钙同位素链的性质,特别研究了Fock交换项和矢量介子的贡献.研究表明交换项和矢量介子对非常丰中子核的性质,如结合能,中子均方根半径,中子密度分布的影响是非常不同于对稳定线附近核性质的影响.同时,对研究滴线奇特核性质的重要性及其理论模型做了简单的讨论.     

1P波激发态粲介子和底介子的质量劈裂

应用线性Regge轨迹和相对论夸克模型,研究了低激发态单重介子谱,并解释了这些激发态的窄质量劈裂源自轻夸克的相对论效应.计算了自旋宇称为J+(J=0,1,2)的单重介子(D,Ds,B,Bs)P波的质量,并建议存在O+态的,未被实验发现的B介子和Bs介子,其质量分别为5659 MeV和5788 MeV.计算表明,Ds0(...     

冷中子与冷中子源

 一九八八年十月,我国的重水反应堆冷中子源建成并投入使用.这使我国重水反应堆外围的实验设施进一步完善,为冷中子研究和应用提供了一定的条件.冷中子是些什么样的中子?冷中子源是一个什么样的装置?这里向大家做一简单介绍.（一）中子与冷中子中子是英国科学家查德威克于1932年发现的,是原子核的组成粒子之一.研究测量得到:中子所带的电荷不大于1.6021892×10（-37）库仑,可以认为是不带电的中性粒子;中子的静止质量为1.674954×10^-27千克;中子的磁矩为负9.6651855×10^-27焦耳·特斯拉^-1.     

奇异介子的G3宇称和共振态强衰变中的选择定则

按SU（3）,由L激发夸克模型,计算了奇异介子的G_s宇称。假如V旋守恒,对奇异介子共振态强衰变中的某些选择定则给予了讨论。     

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…     

莱德曼和一大学生的通信

1988年诺贝尔物理奖授予美国实验物理学家莱德曼(L.M.Lederman)和他的同事施瓦茨与斯坦博格,以表彰他们26年前在哥伦比亚大学进行的一项导致发现两种中微子的实验。 26年过去了,人们并没有忘记他们当年为高能物理学的发展所做的奠基性工作。 莱德曼在得知自己获得诺贝尔奖时,开玩笑地说:“我没有更早得到诺贝尔奖,是因为他们不能决定为了什么发现而授予我诺贝尔奖”。 莱德曼以毕生精力从事高能物理实验,做出了多项发现,许多工作都是开创性的,直到此时,他已经66岁了,还活跃在实验研究的前沿上,担任著名实验研究基地——美国费米加速器实验室(FNAL)所长。应该说,在他众多的发现中,任选一项都可以使他有资格被提名为诺贝尔奖的候选人。例如:1956年发现中性K介子;1965年发现反氘核;1977年发现γ粒子;他研究强子碰撞中轻子对的产生,开创了实验高能物理学的新方向;他最早在π-μ-e衰变过程中对李、杨宇称不守恒原理做出实验检验,和吴健雄的钴60实验同     

科学中国人的历史丰碑——纪念弱作用中宇称不守恒发现40周年

科学中国人的历史丰碑———纪念弱作用中宇称不守恒发现４０周年张欣（石油大学数理系，山东东营２５７０６２）１９５６年，物理学家李政道和杨振宁发现弱作用中宇称不守恒．同年底，吴健雄为验证此观点首次实验成功．次年１月初，吴健雄等３人小组的实验均获成功．由...     

相对论和非相对论理论模型研究奇异核的性质

采用相对论和非相对论理论模型可描述奇异核的性质 .相对论平均场理论预言了2 6,2 7,2 8P存在一个质子晕 ,而27,28,29S存在两个质子晕 .最近 ,MSU的最新的实验发现了2 6,2 7,2 8P核存在一个质子晕.采用相对论 Hartree- Fock理论研究了 Fock项和矢量介子对奇异核性质的贡献,研究表明交换项和矢量介子对非常丰中子核性质的影响非常不同于对稳定线附近核性质的影响.同时,采用形变的Hartree- Fock- Bogoliubov理论研究了某些轻核同位素链的性质和形变.     

奇异粒子衰变的上下不对称问题

最近在实验上观察到的所谓两种中微子的现象可以解释为中微子与电子和μ介子的作用拉格朗日量分别包含有(1+γ5)和(1 - γ5)两种不同的宇称不守恒因子所造成的。按照这个解释,实际上只有一种四分量的中微子,但它由于质量为零而退化为旋向不同的两种粒子。     

矢量介子及其激发态的讨论

在Regge唯象下, 首先研究自旋-宇称多重态中六个介子质量间的关系式. 运用验证后的关系式, 重点计算基态矢量介子多重态(1³S₁)中尚未观测到的双重粲-底介子 B_c^*的质量. 还计算了径向激发态2³S₁多重态的介子质量和轨道激发态1³G₅介子九重态的质量. 根据计算结果结合实验数据和其他理论进行讨论, 建议在6355 MeV附近寻找和研究 B_c^*介子, 将 D(2600)和 D_s1(2700)分别作为主要成分为 nc(2³S₁)和 sc(2³S₁)的态进行研究; 分别在5812, 5917, 6896 MeV附近寻找矢量介子第一径向激发态 B^*(2S), B_s^*(2S)和 B_c^*(2S). 建议将 ω₅(2250)安排在1³G₅介子九重态的同位旋标量态, 实验上在2259 MeV附近进一步研究 ρ₅(2350)的性质, 在2438 MeV附近寻找和研究 φ₅(1³G₅). 研究结果对于相关介子的自旋-宇称安排和通过实 验寻找新的介子激发态具有重要的参考价值. 关键词： Regge唯象 矢量介子 质量谱     

微观现象中的左右不对称性──纪念宇称不守恒发现三十周年

1956年美国《物理评论》(Physical Review)上登载了一篇题为《对弱相互作用中宇称守恒的质疑》的论文,引起物理学界极大的轰动.因为文章的作者──三十岁的李政道和三十四岁的杨振宁提出在弱相互作用中可能不存在左右对称,而这一观点是与多年来人们对于物理规律对称性质的传统看法相冲突的.不久吴健雄女士领导的一个小组以高超的技巧完成了检验弱相互作用中宇称不守恒的实验,结果证明了,从宏观物理现象归纳出的左右对称性不能推广到微观粒子的弱作用现象.吴健雄的实验同时还表明正反粒子对称性在弱作用现象中也不存在.这一具有划时代意义的…     

相对论重离子碰撞中π介子椭圆流劈裂

近年来,美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上正在进行着束流能量扫描实验, STAR国际合作组的研究人员发现π介子椭圆流劈裂与电荷不对称度存在着线性关系.该现象被认为是手征磁波效应的重要信号.本文基于拓展的多相输运模型,利用三味Nambu-Jona-Lasinio (NJL)模型研究了构成π⁺和π^-介子不同的夸克同位旋平均场势,为解释π介子椭圆流劈裂与电荷不对称度线性关系的实验现象提供了新思路,可为同质异素体碰撞以及致密星体中夸克物质同位旋效应研究提供理论依据.