科学家在寻找宇宙早期物质

夸克-胶子等离子体是在宇宙大爆炸后10^-5S内存在的一种宇宙早期物质形态，那时夸克不是被囚禁在中子、质子等强子中，而是可以自由运动，寻找夸克-胶子等离子体的工作就是要在现今的实验室中使加速到极高能量的粒子进行碰撞来形成早期宇宙的环境。     

ALICE新内寻迹系统——硅像素探测器

正大型重离子对撞机实验(ALICE)是大型强子对撞机(LHC)上唯一致力于研究极端相对论下的原子核碰撞的实验。其目标是研究强相互作用物质在实验室达到的极高能量密度下的物理特性。在极高能量密度下,能够产生一种新的物质形态——夸克-胶子等离子体。宇宙被认为在大爆炸后的最初几百万分之一秒就处于夸克-胶子等离子体状态。在实验室里重现宇宙初期的物质形态并理解它是如何演化的,将有助于理解当今物质世界的形成和组分以及夸克和胶子的禁闭机制等物理学前沿重大科学问题。     

重离子对撞机实验中令人费解的信号

两位研究人员对重离子对撞机(RHIC)实验上观测到的令人费解的信号做出了解释．他们认为这种信号是伴随着夸克一胶子等离子体或早期宇宙中类似的奇特物质而产生的核物质原初形态的证据．在美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论性RHIC上，物理学家们使两束金原子核对撞，企图生成夸克一胶子等离子体，这是一种夸克和胶子在其中自由运动的原初物质．     

宇宙“小爆炸”中的“华尔兹”——高能重离子碰撞中的自旋极化

<正>宇宙大爆炸(Big Bang)理论认为我们的宇宙诞生于137亿年前的一个致密炽热的奇点,在宇宙的早期,物质都是以基本粒子的等离子体形式而存在。而在我们地球上,能够重现这一宇宙早期物质形态的实验只有高能重离子碰撞,形成夸克胶子等离子体,所以高能重离子碰撞也被人们给予了一个更加形象的名字——宇宙"小爆炸"(Little Bang)。     

理论物理所专题讲座(Colloquium)简况

 去年9月13日,北京大学物理系高崇寿教授应邀作了专题报告《夸克胶子等离子体》。众所周知,我们生活的物质世界以三种形态存在:固态、液态和气态.实验上实现的电离等离子体可以称为物质的第四种态.近年来,物理学家提出还可能存在第五种物质形态--夸克胶子等离子体(quark-gluon-plasma,简称QGP).     

最大和最小的和谐统一——夸克-胶子等离子体

 物质除固态、液态和气态外,还有第四态叫等离子体,通常所说的等离子体是电-等离于体。我们这里要介绍的夸克-胶子等离子体,是不同于电-等离子体的。理论上,夸克和胶子存在于强于物质中,在强子内部,它们几乎是自由的。实验上,虽说有迹象表明它们的存在,但是至今尚未在大于强子的尺度上见到夸克和胶子。     

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。     

铜-铜对撞产生更多的奇异性

在铜离子对撞中,每个核子产生的奇异夸克比更重的金离子对撞要多很多．这是在美国BNL实验室的相对论性重离子对撞机RHIC上物理学家的一项惊人发现．夸克通常被束缚在强子中．预期高能重核碰撞会产生早期宇宙中曾存在过的夸克-胶子等离子体．对夸克一胶子等离子体的研究不仅可以增进对把夸克束缚在一起的强力的了解,而且能提供关于早期宇宙的微观图像．     

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.     

在大型强子对撞机上探索物质本源的大型重离子实验

欧洲核子研究中心的大型重离子实验探测器(ALICE),利用2008年开始运行的大型强子对撞机(LHC),将核物质加热到太阳中心温度的几十万倍,研究在高温高密的极端环境下生成的新物质形态(夸克胶子等离子体或夸克物质)的性质.这样的实验有可能从本源上探索:强作用力如何支配物质结构?夸克作为强作用力的基本量子,如何禁闭于质子和中子内部?夸克作为物质的基本组成单元,质量从何而来?文章介绍在大型强子对撞机上探索物质本源的大型重离子实验,内容包括:强作用力与夸克模型、渐进自c由与夸克禁闭、重离子碰撞与夸克物质、LHC上的ALICE实验、连通夸克和宇宙.     

夸克物质研究现状

本文简要评述了夸克物质(夸克-胶子等离子体)在理论和实验两个方面的研究现状。讨论了退禁闭相变、夸克物质形成及信号、夸克物质时空演化等问题,并列举了当前国际上正在进行和即将进行的有关实验。     

夸克物质研究现状

本文简要评述了夸克物质(夸克-胶子等离子体)在理论和实验两个方面的研究现状。讨论了退禁闭相变、夸克物质形成及信号、夸克物质时空演化等问题,并列举了当前国际上正在进行和即将进行的有关实验。     

高能核物理前沿：探寻夸克-胶子等离子体

 对于我们身处的物质世界,现代物理学认为它是起源于约150 亿至200 亿年前的一次宇宙大爆炸。在宇宙的早期,物质的温度和密度都相当大,整个宇宙体系达到平衡。初始的宇宙间只有正反夸克、轻子、胶子等一些基本粒子形态的物质。     

地球上最热最密的物质可能已在实验室内诞生

最近美国BNL实验室的科学家们在他们的一个学术报告会上 (2 0 0 3年 6月 18日 )宣布 ,在该实验室的相对论性重离子对撞机 (RHIC)上进行的最新实验结果表明 ,在金原子核与金原子核对撞中已创造了不寻常的高温高密度条件 ,非常接近夸克胶子等离子体 (QGP)的条件生成 .夸克胶子等离子体曾存在于大爆炸后的百万分之一秒的时间内 .2 0 0 3年 6月 19日 ,纽约时报也以“科学家们报告从未见过的最热最密的物质”为题 ,对这一研究结果作了报道 .2 0 0 2年 2月 ,欧洲粒子物理研究中心 (CERN)的研究人员曾宣布在CERN的加速器上生成了一种新物质…     

产生在夸克–胶子等离子体中的中等质量双轻子的增强

基于一个相对论流体力学模型,在夸克–胶子等离子体中具有中等质量双轻子的产生被研究.由于相边对夸克–胶子等离子体系统演化的影响和产生在RHIC能量的夸克–胶子等离子体系统有高的初始温度,夸克相的贡献变得比强子相互作用的贡献重要得多,甚至能与本底相比较.它表明这样的增强是夸克–胶子等离子体形成的一种信号.     

封面照片说明

2013年6月18日,《自然》杂志发表了题为Quark quartet opens fresh vista on matter(《夸克"四重奏"开启物质世界新视野》)的文章,报道了BESⅢ实验发现的Zc(3900)粒子。《自然》杂志的记者德温(Devin Powell)认为,找到一个四夸克构成的粒子将意味着宇宙中存在奇特态物质。人们对于新发现的Zc(3900)粒子中包含四个夸克没有太多异议,主要的争     

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。     

胶子非弹性散射过程对夸克胶子等离子体中双轻子产生的影响

双轻子是研究夸克物质的形成和性质的重要探针.本文基于化学平衡化的黏滞性夸克胶子等离子体演化模型,计算了相对论重离子碰撞能量下金-金对心碰撞形成的夸克胶子等离子体中的双轻子产额.在黏滞性计算中加入了胶子非弹性散射过程对黏滞系数的贡献.相较仅考虑夸克和胶子弹性散射的情况,双轻子的产额有较明显的降低.这表明在黏滞系数中加入胶子非弹性散射的贡献使得系统的演化过程加快,演化时间变短.     

Higgs粒子初露端倪

最近几年 ,全世界的粒子物理学家都会注视位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心ＣＥＲＮ的大型电子正电子对撞机ＬＥＰ寻找Ｈｉｇｇｓ粒子的实验结果 .粒子物理的标准模型认为 ,构成物质的最小单元是轻子和夸克 .共有 6种轻子 ,它们是电子和电子中微子、μ子和 μ中微子、τ子和τ中微子 ;6种夸克 ,它们是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克 .传递相互作用的粒子是光子、中间玻色子(Ｗ ,Ｗ-,Ｚ0 )和胶子 .而由于存在Ｈｉｇｇｓ粒子 ,产生真空对称性的自发破缺 ,上述所有有质量的粒子的质量都是通过与Ｈｉｇｇｓ场相互作用而获得的…     

中微子六十年

 1930年12月泡利提出中微子的假设以来,已整整60年了.今天,中微子这个没有大小、没有质量（至少尚未测到）、没有电荷的“怪”粒子,不再是科学家的一种假设,而是充满整个宇宙的稳定粒子.它们与带电轻子、夸克以及电弱作用的传递子-光子,中间玻色子Z⁰,W^&#177;,强色相互作用的传递子-胶子,引力作用的传递子-引力子-起,支配着整个宇宙.