Z~0粒子的反常辐射衰变

1983年1月和6月,欧洲核子研究中心先后宣布发现了电弱统一理论预言的传递弱相互作用的 W±粒子和Z0粒子,实验观测到这些粒子的产额、质量以及相互作用性质都和理论的预言在误差范围内很好符合.W±粒子和Z0粒子的发现是对电弱统一理论的直接验证,但是实验结果与理论预言的很好符合也对人们提出了一个新问题:要进一步发展理论应该从哪里入手?这个问题促使人们密切注视实验中显现出来的与已有理论预言明显不一致的现象。 发现Z0粒子之后不久,就显现出一个重要的反常现象,即 Z0粒子的反常辐射衰变.欧洲核子研究中心发现 Z0粒子的实验,是通过…     

W粒子和Z粒子的发现

六十年代粒子物理学的重大进展之一是提出建立了弱相互作用和电磁相互作用的统一理论,即Glashow-Weinberg-Salam弱电统一理论。这个理论在1978年得到实验的证实而确立,但是这个理论最直接的实验证据则应是实验上发现传递弱相互作用的W粒子和Z粒子。 按照弱电统一理论,正如电磁相互作用由交换光子来实现,弱相互作用由交换带一个单位电荷的W粒子和交换中性的Z0粒子来实现。光子的静止质量为零决定了电磁相互作用为长程相互作用,W粒子和Z粒子的质量很重决定了弱相互作用为短程相互作用并且在低能实验中表现为远比电磁相互作用为弱。根据现…     

中性中间玻色子Z~0和它的发现

西欧联合核子中心在质子、反质子对撞机上观察到了中性中间玻色子Z0(简称Z0粒子)事例[1],这是今年内西欧中心继带电中间玻色子W±发现后的又一重大发现. 质子、反质子对撞时,质子、反质子中的层子、反层子(国外称为夸克.反夸克)相撞,“结合”到一起而产生Z0粒子.Z0粒子的质量很     

W粒子、Z粒子和诺贝尔物理奖

近两年来,在电弱统一理论有关问题的研究中所取得的最大进展是传递弱相互作用的w粒子和Z粒子的发现.1983年1月和6月,欧洲核子研究中。先后宣布发现了W粒子和Z粒子,这是对格拉肖-温伯格-萨拉姆电弱统一理论的直接验证.这些发现是三十年来粒子物理探索中所取得的最重大进展之一.得知发现W粒子和Z粒子之后,国际上粒子物理学家们纷纷议论:在这些重大发现中有重要贡献的人将因此获得诺贝尔奖金. 1984年 10月瑞典皇家科学院宣布,意大利的鲁比亚(Carlo　Rubbia)和荷兰的范德梅尔(Simon　van　der　Meer)由于对发现W粒子和 Z粒子的决定性贡献共…     

质子会不会衰变?

质子是人类最早认识的几个基本粒子之一。长期以来,由于实验上一直没有观察到质子衰变的现象,所以物理学家们也都相信质子是一种稳定粒子。然而近几年来,粒子物理学家又重新考虑质子是不是会衰变的问题,这个问题所以热起来是由于大统一理论的进展。 粒子之间至少存在着四种相互作用:强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。在粒子物理的实验中对前三者都可进行实验研究。引力作用由于太弱,在目前的粒子物理实验中,还难于直接观测。六十年代,美国科学家 Glashow, Wein5erg和巴塞斯坦科学家Salam分别独立提出了弱作用与电磁作…     

关于弱相互作用SU_3对称性的一点注记

最近Cabibbo提出了弱相互作用过程的一个新的思想。Cabibbo理论能够很好地解释重粒子的轻子衰变△S=0和△S=△Q等过程。大家知道,如果假设弱相互作用耦合常数的普适性,则△S=△Q重粒子的轻子衰变过程几率的理论值比实验大20倍以上。这样大的偏差不是强相互作用或其他因素的贡献所能解释的。放弃了普适耦会常数后,则不能理解为什么△S=0和△S=△Q过程相互作用的差异。Cabibbo理论正是能出色地消除上述困难。这个理论用较弱的普适性代替上述较强的普适性,这新的普适性是弱相互作用可能存在的对称性的反映。同时,它也恰好能消除计及辐射修正后μ衰     

W与Z粒子的发现

<正>1.引言本文描述了弱中间玻色子W与Z发现的科学研究过程。其中包括将CERN当时已存在的高能质子加速器及其相关设备改建成质子反质子对撞机的最初建议,以及之后的探测器的设计、建造和运行的全过程,由此为第一次观测到这两种基本粒子的产生和衰变提供了相应的证据。回顾1967~1976年,这10年是一个不平凡的实验和理论相互促进的时期,1967~1968年温伯格(S.     

关于弱相互作用的中间玻色子问题

在基本粒子弱相互作用中,宇称不守恒的现象被发现以后,Feynman和Gell—Mann提出普适费米相互作用的理论。这个理论假定:i)奇异粒子的轻子衰变过程△s=△Q;其中S和Q是强作用粒子的奇异量子数和电荷;ii)|△s|≤1;iii|△I|=1/2。但是,最近实验上发现,奇异粒子的轻子衰变过程存在△S=-△Q的现象。这样,普适费米作用遇到很大困难。为了解释弱相互作用现象,李政道和杨振宁提出了矢量中间玻     

具有标量粒子的人工色模型下稀有辐射衰变b→Xsγ的研究

在具有标量粒子的人工色模型下计算了遍举衰变b→Xsγ的O(α_s)修正.发现当使用ALEPH实验数据时,此模型预言的衰变宽度可以减少到标准模型值的50%.CLEO实验下限与标准模型值相比较减少了33%,它比B→B混合对此模型参数空间的限制更严.此模型预言的b→Xsγ分支比在部分参数空间上与标准模型有大的偏差,有望在即将投入运行的升级CLEO探测器和B介子工厂上观察到.     

W玻色子质量精确测量背后的精确计算

<正>1.永不缺席的W玻色子标准模型中，W玻色子是负责传递弱相互作用的媒介粒子。像现在核电站发电涉及的核裂变反应，是由重元素的放射性衰变过程启动的，该衰变过程本质上是由W玻色子传递诱导的。此外，1957年由李政道、杨振宁和吴健雄一起合作发现的弱相互作用中的宇称不守恒背后的机制(图1)也是由W玻色子传递的纯粹左手的弱相互作用。     

Bhabha散射中的完整电弱效应与标准模型的完美性问题

本文在电弱统一标准模型(SM)的理论框架中,对Bhabha散射问题作了全新的理论分析与深入研究.在具体研究方法上采用了量子场论微扰理论中的一种全新计算模式——重整化链图传播子理论,并应用到Bhabha散射的计算研究中.在SM中,本文需要考虑Bhabha散射内部过程的完整电弱作用效应,为此应寻求出由光子γ和中间玻色子Z0构成的复杂混合圈链图重整化传播子,然后利用这类传播子计算出Bhabha散射中由混合圈链图传播子传递完整电弱作用下的反应截面.这一理论计算结果与实验值在实验观测误差范围内吻合较好.本文这一重要研究结果不但从另一个侧面证实了SM理论描述电弱作用下的粒子反应的精确性;而且也暗示SM理论应该是一个十分完美的理论,理论终极预言的且被学术界长期特别关注的希格斯"神秘粒子"最终被寻找到的可能性应该是十分大的.     

C_2羣和弱相互作用对称性

Cabibbo从几个合理的假定出发,讨论了弱相互作用重子流么正(SU_3)对称性,预言了△S=△Q奇异粒子轻子衰变的分支比,与实验符合得较好。在此基础上,d’Espag-nat进一步考虑了重子流、中间玻色子和弱相互作用拉氏算符的么正对称性,提出了一个值得注意的理论方案,定性地讨论了弱相互作用的主要特点:解释△S≠2和|△I|=1/2非轻子衰变的选择定则;△S=△Q和△S=0轻子衰变的结果估计与Cabibbo的结果相仿(尚未看到详细报导)。     

BES取得J/衰变事例

 今年六月,从高能物理所传来了一个鼓舞人心的好消息,北京谱仪(BES)上记录到了正电子和负电子对撞产生的J/(?)粒子的衰变产物.当正电子和负电子的总能量被扫描到3.097GeV时,反应产物剧增,在显示屏上观察到了大量的J/(?)衰变产生的强子事件.在这个能量附近形成了一个很锐的产额峰.J/(?)粒子是15年前美国麻省理工学院丁肇中教授领导的实验组和美国斯坦福直线加速器中心里克特教授领导的实验组分别发现的.     

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…     

轻子与非轻子弱相互作用的唯象描述

弱相互作用的重要特性之一是奇异粒子的非轻子衰变与π介子的轻子衰变有着统一的强度。另外,大家知道,轻子耦合还有两个特点与普适V-A费米作用理论(以下简称UFI)有偏离。第一,β衰变的矢量耦合常数G_V,没有重正化效应,因而与μ衰变的耦合常数G_μ相等;而轴矢耦合常数G_A则有一小的重正化效应,G_A=-1.25G_V.第二,奇异粒子的轻子衰变几率比UFI所预言的小一个数量级,因而异数改变流的耦合强度约为异数守恒流强度的1/4.在通常的流—流耦合模型或者流—中间玻色子耦合模型中,上述三个特性不能相互协调。例如,在李政道的中间玻色子理论中,由轻子衰变确定各种流的耦合强度以后,奇异粒子非轻子衰变几率将比实验小一个数量级。为了克服这一矛盾,一般需要引入多一倍的中间玻色子。     

在双Higgs模型Ⅲ中研究单举b→sτ+τ-衰变过程

在模型Ⅲ中研究了单举b→sτ+τ-过程的衰变分支比,包括领头阶QCD修正.发现由中性Higgs玻色子传播的树图贡献在一个合理的参数空间范围内是主要的,因此这个过程在将来的B介子实验中有可能被观察到.     

关于弱相互作用的中间玻色子理论和CP不守恒问题

近年来,在奇异数改变的奇异粒子衰变中,发现了以下重要的实验结果: (1)非轻子衰变中主要是△|Ⅰ|1/2的过程; (2)轻子衰变中|△Ⅰ|=1/2和3/2的过程都存在,△S=±△Q的过程都存在; (3)对于轻子衰变和非轻子衰变,都没有发现|△s|>1的过程,并且最近实验上测得K_1~0—K_2~0质量差很小。这些都说明了,在一级弱相互作用的过程中|△s|>1的过程     

Bhabha散射中的完整电弱效应与标准模型的完美性问题

本文在电弱统一标准模型(SM)的理论框架中, 对Bhabha散射问题作了全新的理论分析与深入研究.在具体研究方法上采用了量子场论微扰理论中的一种全新计算模式——重整化链图传播子理论, 并应用到Bhabha散射的计算研究中. 在SM中, 本文需要考虑Bhabha散射内部过程的完整电弱作用效应, 为此应寻求出由光子gamma 和中间玻色子Z_0构成的复杂混合圈链图重整化传播子, 然后利用这类传播子计算出Bhabha散射中由混合圈链图传播子传递完整电弱作用下的反应截面. 这一理论计算结果与实验值在实验观测误差范围内吻合较好. 本文这一重要研究结果不但从另一个侧面证实了SM理论描述电弱作用下的粒子反应的精确性; 而且也暗示SM理论应该是一个十分完美的理论, 理论终极预言的且被学术界长期特别关注的希格斯“神秘粒子”最终被寻找到的可能性应该是十分大的.     

CERN的实验澄清了CP破坏的起源

1964年,Cronin,Fitch等发现在中性K介子衰变过程中CP守恒的破坏.中性K介子衰变是迄今发现CP破坏的唯一过程,这给弄清CP破坏的机制带来了一定困难.目前,关于CP破坏的起因,比较流行的有超弱理论和标准模型两种理论解释. 超弱理论是在发现CP破坏不久由Lincoln和Wolfenstein提出的一个唯象理论.中性K介子按奇异数本征态可分为 K0态(S=+1)与K0态(S=-1),又可按CP本征态分为态(CP=-1).在发现CP破坏前,人们一直认为K1,K2分别是短寿命和长寿命的两个质量本征态Ks和KL.但在CP破坏的实验中发现大约每300个KL中有一个将衰变为两个 介子,…     

额外的Z~0玻色子和质子衰变的困难

本文讨论了如果第二个不太重的Z~0玻色子存在,弱、电、强单纯群的统一理论的情况.建议一个既包含第二个Z~0,又保持标准模型的结果,并能克服SU(5)大统一理论中质子衰变困难的四个破缺标度的方案,从标准模型的色和味的角度看,这个方案不存在bizarre的费米子.最后将它推广到整个单纯李群里去.