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…     

BaBar实验探测到新粒子

美国斯坦福大学的BaBar实验鉴别出了一种新粒子Ds(2 317) .这种粒子由一个粲夸克和一个奇异反夸克组成 .最近BaBar实验合作组的AntimoPalano在斯坦福直线加速器中心(SLAC)报告了这一结果 .夸克和反夸克具有 6种不同的“味” ,2个或 3个夸克可由胶子结合在一起 ,分别组成介子或重子 .上夸克和下夸克是夸克中最轻的 ,它们存在于中子和质子中 .奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克则比较重 ,不存在于普通的物质中 .但它们可在粒子加速器上通过高能碰撞而产生或在宇宙射线与大气中的原子相互作用中产生 .BaBar实验合作组包括来自美国、加拿…     

把粒子物理学前沿渗入物理教学

本文介绍了粒子物理学研究的最新成果以及把现代物理学前沿渗入物理教学的研究与探索． 探索粒子物理学的奥秘──夸克和轻子 物理学的精髓在于探索未知，本世纪初，物理学家发现了原子的核模型结构．３０年代，人们又发现原子核是由紧密结合在一起的质子和中子组成的．自然，质子和中子被认为是基本粒子，但是大量的称为强子（包括介子和重子两类）的相似粒子于５０年代和６０年代初被发现，目前已知的有一百多种强子．人们提出了这样的观点，强子并不是基本粒子，而是由电荷为１／３ｅ或２／３ｅ的更小粒子──夸克构成的，即强子的夸克模…     

神秘的顶夸克

夸克理论创始人之一的美国物理学家默里·盖尔曼说过:“基本粒子是筑成一切物质的砖块,对它们的研究是全部自然科学的基础。” 宇宙万物以太空最遥选地方的星体到物质深处最细小的粒子,—其物质的基本组成是什么?人们的认识早已不是停留在由原子构成的阶段,20世纪初,科学家发现,原子是由质子、中子和电子组成的。直至本世纪60年代前,人们对物质结构的认识是,宇宙万物由电子、质子、中子、……这些基本粒子所组成,60年代初发现的基本粒子已经达到上百种,具有一定的周期规律性(与SU(3)群的数学对称理论相符合)。随着高能物理学研究的不断深入,物理学家以高能粒子束为武器,探测原子核,一系列的实验现象表明这些所谓基本粒子并不基本,像质子和中子是由更小的被称作“夸克”的粒子所组成。 夸克这个新概念最初是由美国加州理工学院的默里·盖尔曼和乔治·兹韦格于1964年提出的。这是一种惊人简化的理论:夸克假设,它指出,所有强相互作用粒子(如质子、中子)都是由点状的夸克所组成。例如质子由两个上夸克和一个下夸克构成,中子由一个上夸克和两个下夸克构成。由强子的夸克模型如今     

物理学史中的九月

 1932年查德威克（James Chadwick）发现中子,确立原子核是由质子和中子组成后,物理学家认为基本粒子只有四种：光子、电子、质子和中子。第二次世界大战后,新粒子不断地在宇宙线和能量越建越高的新加速器中被发现,看似杂乱无章,令物理学家困惑不已,而出现了"粒子园"之词。盖尔曼（Murray Gell-Mann）经由对称性的考虑,提出夸克假设,得到实验证实,使得组成宇宙的基本粒子美丽、简单有序的景象得以呈现。     

原子与原子核的新形态——介子原子和介子核

 普通原子核由质子和中子组成。随着实验和理论研究的发展,人们认识到还存在着另外一类奇特的原子和原子核--介子原子和介子核。这些新形态的原子和原子核在自然界中是很难找到的,原因是它们的寿命很短。只有在实验室中才能观测到这些奇特的原子和原子核,所以一直不太被人们了解。然而近年来,新的实验现象和新的理论分析使人们对介子原子和介子核有了新的认识。我们在介绍介子原子和介子核之前,首先对介子作一个简单的介绍。介子跟核子一样都是参与强相互作用的粒子,各种介子都是由一个正夸克和一个反夸克组成的两夸克系统。不同的介子由不同的夸克组成。     

1929年9月5日:夸克模型建构者盖尔曼诞生

<正>1932年查德威克(James Chadwick)发现中子,确立原子核是由质子和中子组成后,物理学家认为基本粒子只有四种:光子、电子、质子和中子。第二次世界大战后,新粒子不断地在宇宙线和能量越建越高的新加速器中被发现,看似杂乱无章,令物理学家困惑不已,而出现了"粒子园"之词。盖尔曼(Murray Gell-Mann)经由对称性的考虑,提出夸克假设,得到实验证实,使得组成宇宙的基本粒子美丽、简单有序的景象得以呈现。     

LHCb发现5种新的重子

正即使对于地球上最强大的粒子加速器来说,发现一种新粒子也是一件重要的事。大型强子对撞机(LHC)上的LHCb实验发现了5种新的重子。这一具有历史意义的发现,将帮助研究人员改进关于强相互作用的理论,强相互作用将夸克束缚在一起成为像质子和中子那样的重子,以及如4夸克和5夸克那样的更奇异的粒子。     

夸克强相互作用动力学--量子色动力学简介

夸克是人类目前所知道的最基本的粒子．所有强子（包括构成原子核的质子、中子）都是由夸克组成的．夸克的运动变化遵守什么规律呢？它们之间的强相互作用有什么特点？物理学家用量子色动力学描写夸克之间的强相互作用．本文拟对量子色动力学作个扼要介绍．     

高能物理学面临的两大难题

 一、物质结构历史简述大家知道,物质结构的研究已从早先的原子层次深入到夸克和轻子这一新层次。１９１１年,卢瑟福实验证实了原子中原子核的存在并发现了质子,１９３２年查德威克的实验发现了中子．中子的发现开创了人类认识物质结构从原子核进到质子、中子这一层次．海森伯和伊凡宁柯立即提出了原子核由质子和中子组成的假说．不久,这一假说获得验证并得到了有关原子核的正确认识．原子是由原子核和绕核运动的电子组成的,而原子核由质子和中子通过强相互作用结合而成．这样,随着核物理的发展,人类对物质结构的认识进入到基本粒子这一层次,即认识到自然界万物是由质子、中子、电子这些基本粒子构成的．     

质子是永恒不变的吗?

原子核里有质子和中子,它们都是重子.通常认为,自然界中重子数守恒,质子是绝对稳定的.因此,自然界中最轻的原子核氢核以及稳定区的其它各种原子核都是永恒不变的. 最近温伯格和萨拉姆提出的弱相互作用和电磁相互作用统一理论,取得了很大成功.许多物理学家正在研究进一步把强相互作用也包括进去的统一理论[1].他们认为夸克和轻子间存在联系,存在带夸克和轻子量子数的玻色子.在很高能量区域中,弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用将具有相同耦合常数,外推猜测玻色子质量在1015-1016电子伏特.这种理论的一个重要预言是,质子会通过交换上述玻…     

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…     

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.     

物理学家发现5夸克粒子

经过 30年的寻找 ,物理学家终于发现了 5夸克粒子存在的证据 .大多数粒子或是含有 1个夸克和1个反夸克的介子 ,或是由 3个夸克或者 3个反夸克组成的重子 .如今 ,日本和美国的核物理学家发现了一个含有 2个上夸克、2个下夸克和 1个奇异反夸克的 5夸克粒子 .2 0 0 2年 ,TakashiNakano和他在Spring - 8(LEPS)激光电子光子实验组的同事们在日本的一个学术会议上报告了质量为 1.5 4GeV的 5夸克粒子 (pentaquark)的实验证据 .这个粒子是在高能射线与炭核里的中子发生散射的实验中观测到的 .粒子的质量和峰的宽度 (2 5MeV)都与理论预言相符 .…     

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.这四种基本相互作用的强度可以用下列四个无量纲常数表达:     

超核

 1952年,波兰物理学家达尼茨和普尼夫斯基从暴露在宇宙线中的核乳胶里发现了第一个(?)超核(见图(?)).从图一的照片上可以看到,一个高能质子击碎了核乳胶里一个银原子,其中一块碎片经过慢化,在静止状态下通过发射一个带电π介子和一个质子而衰变.     

“基本粒子”及其性质

 在1897年发现电子后的近一个世纪中,人们对物质结构基本组元的认识已前进了一大步.原子不是物质的最小单位,它由原子核和电子组成,而原子核又由质子和中子组成这样的常识已为许多人所了解.这样,在很长时间里,电子、质子、中子等粒子一直被看作是组成物质的“基本粒子”.但是,随着加速器的出现和探测技术的发展,到20世纪60年代,由于一大批共振态粒子的发现,“基本粒子”的数目猛增为上百种.从而使人们意识到,介子、重子这些一度被人们称为“基本粒子”的强子可能并不是基本的,物质结构可能存在更深一层次的基本成份.     

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。     

希格斯玻色子在LHC上的发现

<正>1.引言苹果成熟以后会掉到地面上,而不会四处乱飞,是因为苹果和地球间存在引力。引力的起因是质量。现在要问质量从何而来?我们知道任何物体都是由分子构成,分子由原子构成,原子由原子核和电子构成,而原子核由质子和中子构成,质子和中子都由夸克组成。夸克和电子到现在为止没有发现有更深层次的结构,因此被称为基本粒子。实验证明质子、中子和电子都具有质量,我们推断组成物体的基本粒子有质量,所以物体就有了     

相对论重离子碰撞中会产生夸克胶子等离子体吗?

现在人们认为:在我们周围物质世界中的强子——质子、中子、其他重子及介子等都是由夸克与胶子构成的。强子的夸克结构理论成功地解释了它们的各种静态性质。用高能轻子(电子、μ子等)轰击核子,甚