邮票上的物理学史(60)--粒子物理学:实验

亚原子粒子是比原子核更为基础的一个物质层次,原子核就是由质子和中子构成的.人们在对原子核有了一定了解后,自然要向亚原子粒子的层次进军.     

邮票上的物理学史(58)--加速器·物理实验的大型化

加速器是原子核物理学和粒子物理学中的重要仪器.它利用不同形式的电磁场,把各种带电粒子(电子、质子、轻离子、重离子)加速到很高的能量.用加速器加速的高能粒子轰击各种原子核,观察所引起的核反应,就可以深入研究原子核结构及其变化规律.几十年来,人们在加速器上发现了上千种合成的人工放射性核素,发现了绝大部分超核元素,使原子核物理学迅速发展成熟;与此同时,用加速器又发现了上百种新的粒子,包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子,从而建立了粒子物理学.除了用于基础研究之外,大量的小型加速器还广泛应用于同位素生产、肿瘤的诊断和治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、农作物种子辐照等工、农、医各个领域.     

超级J/ψ工厂里的“子弹”——研究反中子、超子与核相互作用的新方法

物理学家通过使用微小的亚原子“子弹”轰击研究对象来研究亚原子世界。根据这些“子弹”从目标弹回的方式,人们可以推断出有关目标结构的大量详细信息。不同种类的亚原子“子弹”探测目标的不同方面信息,将原子核内部核子结合在一起的力的某些重要信息只能通过发射反中子和超子来研究,这些粒子通常被认为是很难产生和控制的。然而近期有研究表明,这些稀有的粒子可以通过“超级J/ψ工厂”大量产生。通过标记J/ψ衰变产生的反中子、超子或反超子,并用其轰击探测器中心附近的靶物质,可以研究从原子核到中子星结构相关的物理过程。这项“黑天鹅技术”为粒子物理、核物理学以及天体物理学和医学物理学开辟了新的研究途径。     

粒子物理学和核物理学的相互交叉

 自从1911年卢瑟福用α粒子作为炮弹轰击金属薄箔发现了原子核,核物理学发展为物理学的一个重要分支.进入20世纪50、60年代以后,由于高能加速器的迅速发展,人们对物质结构的认识又深入到更深层次,基本粒子的种类多达几百种,粒子物理学成为探索微观世界的最前沿的一个学科.粒子物理学的诞生和发展深受核物理学的影响,而粒子物理学的发展反过来又影响着核物理学的某些基本问题的研究.一、原子核的新自由度1932年查德威克发现了原子核内除了有质子外还有中子,接着海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的,质子和中子一直是组成原子核的基本组成成份.原子核内的质子、中子结合很紧,那么是什么样的核力使它们聚集在一起.     

近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学 本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是10-8cm的量级.进一步的发展中又认识到:原子核的直径是 10-12cm量级,原子核是由若干个质子和中子组成.质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子.在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子.在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为基本粒子.随着实验和理论研究的发展,显示出某些基本粒子肯定不能看作是点粒子,它们有一定的大小并有内部结构.同时还显示出来从内部结构…     

粒子物理学和核物理学的相互交叉

自从1911年卢瑟福用α粒子作为炮弹轰击金属薄箔发现了原子核,核物理学发展为物理学的一个重要分支。进入20世纪50、60年代以后,由于高能加速器的迅速发展,人们对物质结构的认识又深入到更深层次,基本粒子的种类多达几百种,粒子物理学成为探索微观世界的最前沿的一个学科。粒子物理学的诞生     

1999年诺贝尔物理学奖揭晓——两位荷兰科学家获奖

本刊讯　 1 999年 1 0月 1 2日瑞典皇家科学院宣布 ,把今年诺贝尔物理学奖授予两位荷兰科学家 :杰拉尔杜斯·霍夫特和马丁努斯·韦尔特曼 ,以表彰他们在理论上解释了亚原子粒子之间电弱相互作用的量子结构 .这两位荷兰物理学家从 60年代末开始合作致力于粒子物理学领域的研究工作 ,并在 70年代初取得突破性进展 .他们为粒子物理学研究提供了一个有力的理论工具 ,用以推测一些新粒子的特性 ,这已成为研究人员用来预测新粒子特性的一个得心应手的理论方法 .最近他们的研究成果已经在欧洲和美国的加速器实验室进行的实验中得到证实 .霍夫特 1 9…     

核物质新形态的探索

自1896年发现放射性,揭开了研究原子核的序幕以来,核物理学已有了八十八年的历史.这八十八年可以粗略地分成两个阶段.第一阶段,用了三十多年的时间研究放射性现象和解决原子核的组成问题,证明原子核是由质子和中子组成的.第二阶段,利用各种带电粒子加速器、各种探测器和电子学设备,结合量子力学的理论分析,探索核力和核结构的基本问题.这一阶段一直延续到现在,在这一阶段中,高能粒子物理和核天体物理从传统的核物理学中分离出去,形成两门新的学科.与此同时,作为传统核物理和高能物理之间的边缘学科的中高能核物理也逐步形成并发展起来.本文…     

云雾管和气泡管

云室和气泡室是目前基本粒子物理学中很重要的粒子径迹探测器。但是云室和气泡室的工作效率都很低,不能满足探测工作的要求。本文叙述两种连续灵敏的高效率粒子探测器,云雾管和气泡管。文中列述了它们的历史背景,理论分析和一些已有的实验资料。     

可控制脉冲供电计数管(Ⅰ)

本文叙述了在控制脉冲供电下应用计数管的系统研究,和一些有关的新现象。这里总结了В.В.Вишняков,А.А.Тяцкин和本文作者系统研究的结果。试验了普通猝计数管、低电压卤素管和非自猝计数管的特性;提出了相应的理论解释。利用可控制脉冲供电方法以后,计数管描迹仪得到了新的发展。现在,可控制脉冲供电的描迹仪,已经用到加速器上的各种实验中。本篇着重讨论这种新型原子核辐射探测器的机构和性能。     

粒子物理学展望

粒子物理学又称高能物理学或基本粒子物理学,它研究比原子更深层次的微观世界中物质的结构,和在很高能量下这些物质如何相互转化.它是一门基础学科,是当代物理学发展的前沿之一。 粒子物理学的发展经历了三个阶段。 一、第一阶段(1897—1937) 在这个阶段认识的基本粒子有光子、电子、质子、中微子和中子.光子是构成电磁场的基本单元,而中微子是为了保证原子核在作β衰变中能量和动量守恒的一种理论上假设存在的粒子。它们作为最小的结构基石,构成了当时人们认识的整个微观世界。 在这个阶段,理论上最大的进展是量子力学的建立。 将量子力学…     

轻予核物理：话旧论新

轻子与原子核概述 近百年来,人们对构成物质世界基本“砖块”的认识不断发展深化。从原子到原子核,再到核子内的夸克（图1）。这些认识大多是通过散射实验获得的,如用从加速器出来的高速质子或电子（通称探针）轰击靶粒子。这里感兴趣的是通过电子探针来探测原子核的结构和性质。     

微桔型电子能谱仪

内转换是原子核电磁跃迁的形式之一.用电子能谱仪(即β谱仪)对内转换电子进行测量是一种常用的原子核物理实验手段.由于近十多年来原子核科学和技术的发展,电子能谱仪的发展也很迅速.半导体探测器和它的结合更提高了它的性能和扩大了它的应用范围.更有意义的是,目前已开始利用电子能谱仪在加速器的束流上进行在束核物理实验. 1972年,J.Van Klinken等人[1]首先研究了微桔型(Mini-Orange)内转换电子能谱仪.他们采用高磁性能的永磁材料研制出体积小、结构简单、易于操作和价格低廉的电子能谱仪及其装置系统,它在原子核物理学研究和应用方面很…     

通告

《Chinese Physics C》主要发表粒子物理、核物理与重离子物理、粒子与核天体物理和宇宙学、探测器与实验方法、加速器及同步辐射等学科在理论、实验与应用方面的研究论文.     

高能物理的发展

高能物理(亦称粒子物理)是在研究原子、原子核和宇宙线的过程中诞生的.在五十年代初,加速器的能量开始超过IGeV,从而有可能开始对高能物理现象进行系统的研究,高能物理也就开始成为物理学中一个独立的分支学科. 在原子的研究中,发现了电子、质子和光子.就目前的粒子的分类来说,     

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…     

Physics World公布2012年物理学10项重大突破

Physics World根据基础研究的进展、重要的知识扩展、理论与实验结合的特色以及物理学界的兴趣等几方面的情况,选出了2012年物理学的以下10项重大突破性研究成果. (1) 疑似Higgs粒子的发现 在欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机超环面探测器(ATLAS)和紧凑型缪子螺线管探测器(CMS)实验组的物理学家们宣布发现疑似Higgs粒子.其质量约为125-126GeV/c2,置信度为5σ.这是21世纪物理学上最重要的发现.Higgs粒子及相关的Higgs场可以解释大爆炸后电弱对称性的破缺,使一些基本粒子具有质量.在描述相互作用力及基本粒子方面取得极大成功的标准模型预言了62种基本粒子的存在.而Higgs粒子则是长期以来一直在寻找的最后一种粒子.     

1999年诺贝尔物理奖

 根据瑞典皇家科学院１０月１２日发布的消息,瑞典皇家科学院已决定把１９９９年度的诺贝尔物理奖授予两位荷兰科学家赫拉尔杜斯·霍夫特（Ｇｅｒａｒｄｕｓ’ｔＨｏｏｆｔ）和马丁努斯·韦尔特曼（ＭａｒｔｉｎｕｓＪ．Ｇ．Ｖｅｌｔｍａｎ）。这两位研究者是由于他们为粒子物理理论提供了更加坚实的数学基础而获奖的,尤其是揭示了用他们的理论如何精确计算物理量．欧洲和美国的粒子加速器近来进行的实验已经证实了他们的许多计算结果．数学基础更加坚实的粒子物理理论我们周围的一切物体都由原子构成,而原子又由电子和原子核组成．在原子核中有质子和中子,它们又都由夸克组成．为了研究夸克这一最深层次的情况,需要有大型加速器     

高能质子在原子核上散射的自旋打翻效应

近几年来,由于有了较好的中能加速器和精细的探测技术,做出了一些实验,向人们展示了高能粒子在原子核上散射的一些有趣的新现象。     

高能物理学de发展及其展望

 高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.