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.     

“脚注”的杀伤力:卡比堡教授何以错失了诺贝尔奖

正众所周知,描述三代夸克混合与CP(电荷共轭及宇称对称性)破坏的幺正矩阵被称作Cabibbo-Kobayashi-Maskawa(简称CKM)矩阵,其主要贡献者是意大利的尼古拉·卡比堡(Nicola Cabibbo)以及日本的小林诚(Makoto Kobayashi)和益川敏英(Toshihide Maskawa)。然而2008年的诺贝尔物理学奖却颁给了南部阳一郎(Yoichiro Nambu)、小林诚和益川敏英     

中子电偶极矩

中子是一种基本粒子.从1932年发现中子以来,对中子的基本性质已进行了大量的研究.近来,由于高通量反应堆及其他强中子源的出现,冷中子技术的发展,使得对中子基本性质的研究进一步深入.例如,超冷中子贮存技术的成功,为实验测量中子电偶极矩提供了特别有利的条件. 从1956年李政道和杨振宁发现在弱相互作用下宇称不守恒以后,朗道等人又提出了宇称(P)、电荷(C)的联合守恒定理(即CP守恒),从而保证了宇称、电荷和时间(T)的联合守恒(CPT守恒).可是1964年克利斯坦森等所作的精密实验表明:当寿命约为10-8sec的中性KL0介子衰变成为两个介子时,发现…     

B~0-~0体系重子衰变的CP破坏效应

本文研究了B_d~0-_d~0和B_s~0-_s~0系统二体重子衰变中的CP不守恒效应。我们讨论了两种实验背景:(1)B对在Z~0共振峰不相干产生,(2)电荷共轭宇称C=+1的B对在γ(4S)共振峰以上产生。我们估算了检验该效应所需的bb对数目。对于衰变B_d~0→PP,Δ~(++)■~(--)和Δ~0■~0,N_(b)～10~7—10~8。     

量子光学中宇称算符的新推导及新应用

我们研究了量子光学理论中的宇称算符及其应用。我们用有序算符内的积分方法,从宇称变换的物理意义出发自然地导出量子宇称算符的明确表达式;并将宇称变换和其它量子变换(如坐标-动量互变、压缩变换等)结合在一起考虑,构建了联合变换算符。最后给出了宇称算符在构建共轭纠缠态表象的应用。     

粲夸克的电荷—宇称非对称性

<正>在基本粒子物理的标准模型中,电荷—宇称(CP)对称性是严格遵守的,但在夸克之间的弱相互作用中是违反的。理论认为,在弱相互作用中CP对称性的破坏,可能使早期宇宙中产生的物质比反物质多。在量子物理体系中,CP是一个     

物理1981年第10卷第1-12期总目录

题 目 作 者 期数页数编者的话…………………………………………………………………………………………………1(2)CP对称性的破坏——寻找它的起源……………………………………………………James W.Cronin 5(257)电荷共轭-宇称不对称性的发现………………………………………………………Val　L.Fitch 8(449) 知识和进展CP不对称性……………………………………………………………………………………薛丕友 1(2)固体量子化学理论…………………………………………………………………陈创天 陈孝琛 1(5)堵塞效应在晶体结构分析上的应用…     

B_d-_d混合的物理意义

Ｂｄ－Ｂｄ混合是继ＫＬ－ＫＳ．以后又一个二级弱相互作用作的表现．宇称破坏，ＣＰ（电荷共轭和宇称联合反变换）破坏及味道改变的中性流压低等重要物理概念都是首先在ＫＬ－ＫＳ系的研究中提出的．我们期望类似的Ｂｄ－Ｂｄ混合系统将会提供对弱电理论的新理解，这包括尚未发现的ｔ夸克的质量，未知的ＫＭ矩阵的参数值，新的ＣＰ破坏效应等等．     

北京谱仪Ⅲ开创寻找正反超子不对称的新方法

<正>1引言大爆炸理论表明,宇宙诞生初期正反物质是等量产生的;然而当今宇宙,无论是一粒细沙还是一颗恒星,都由物质组成,我们尚未发现任何宇宙原初反物质,这就是“正反物质不对称”。1967年,萨哈罗夫提出了解释正反物质之谜的三个必要条件^[1],其中之一就是电荷共轭(C)—宇称(P)对称性破坏,简称CP破坏。最近,北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)国际合作组首次在量子纠缠的正反超子对衰变中发现直接测量CP弱相位的新方法,     

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…     

弱相互作用中宇称不守恒效应的实验测定

宇称是粒子(或粒子系)在空间反射变换下的特征.如粒子(或粒子系)的波函数在空间反射变换下不变,它的宇称为偶.如果只是改变符号,它的宇称为奇.宇称守恒是指宇称的奇或偶不改变.这一假设是人们从宏观世界所意识到的对称性中提出来的.在1956年以前从来也没有被严格地检验过. 在四种普适相互作用(强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用仲,除引力相互作用外,弱相互作用是最弱的一种.强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用的无量纲的耦合常数分别为:1,1/137和 10-5根据测不准原理,实验上在往可以利用它们的衰变寿命来区分它们.前两…     

相对论重离子碰撞中手征磁效应寻找的现状(英文)

量子色动力学中夸克和拓扑胶子场的相互作用可以产生局域宇称和共轭电荷宇称不守恒,这也许能解释宇宙中物质-反物质的不对称性。在强磁场下,宇称不守恒会导致粒子按正负电荷分离,此现象称为手征磁效应。在重离子碰撞实验中对电荷分离的测量主要受物理本底的影响,大部分的理论和实验工作一直致力于消除或减少这些本底。在此综述了相对论重离子碰撞中手征磁效应寻找的现状。Quark interactions with topological gluon fields in QCD can yield local P and CP violations which could explain the matter-antimatter asymmetry in our universe. Effects of P and CP violations can result in charge separation under a strong magnetic field, a phenomenon called the chiral magnetic effect (CME). Experimental measurements of the CME-induced charge separation in heavy-ion collisions are dominated by physics backgrounds. Major theoretical and experimental efforts have been devoted to eliminating or reducing those backgrounds. We review the current status of these efforts in the search for the CME in heavy-ion collisions.     

弱相互作用和守恒规律

 一、弱相互作用遵守的守恒规律像引力作用、电磁作用和强作用一样,弱相互作用遵守能量、动量、角动量、电荷、重子数、轻子数等六个守恒定律和CPT定理。在电荷共轭变换C中,粒子与其共轭反粒子互换,如质子P与反质子P互换。在空间反演变换P中,空间坐标Y变为-Y,原型变为其镜像。在时间反演变换T下,时间坐标t变为-t,过程变为其逆过程。CPT定理揭示:在电荷共轭变换C、空间反演变换P和时间反演变换T联结组合成的CPT复合反演变换下,参与任何相互作用(包括弱相互作用)的粒子体系的物理性质和具有洛仑兹变换不变性的运动规律的形式保持不变。     

超子衰变CP破缺研究突破的新契机

<正>北京谱仪III国际合作组最近提出一种创新方法,利用正-反超子对的量子关联和级联衰变性质来研究物质和反物质不对称性,该方法提供了极其灵敏的实验探针。相关研究成果于2022年6月2日在《自然》杂志上正式刊发（https://www.nature.com/articles/s41586-022-04624-1）。论文引起国际同行的密切关注。这一方法的创新性在于北京谱仪III合作组研究人员发现利用正负电子对撞产生的正反超子对的量子关联性分析其衰变中宇称和电荷宇称（CP）破缺的性质,可极大提高实验灵敏度,     

电荷-宇称(CP)对称性破坏和夸克-轻子味物理--写在CP破坏发现和夸克理论提出40周年之际

简要地介绍了与电荷-宇称(CP)对称性破坏和夸克-轻子味物理有关的一些重要进展.从1964年发现CP破坏和提出夸克理论至今,这个领域就一直成为粒子物理研究的前沿领域,已研究和发展了整整40年,取得了许多辉煌的成就.在这篇文章中,着重评述了目前仍然热门的几个主要的研究方向:直接CP破坏的理论研究和实验验证,CP破坏机制和新的CP破坏源,中微子物理和新的味物理,夸克味物理和有效量子场理论,标准模型中味物理参数的预言和超对称大统一理论.同时对我国有关研究组在这些前沿方向做出的重要贡献作了重点简述.可以看出,在CP破坏和味物理这个重要前沿领域,仍然存在着许多未解之谜,使得粒子物理在21世纪既面临着巨大的挑战,又有着不断发展的机遇.     

电荷-宇称（CP）对称性破坏和夸克一轻子味物理——写在CP破坏发现和夸克理论提出40周年之际

简要地介绍了与电荷-宇称(CP)对称性破坏和夸克一轻子味物理有关的一些重要进展．从1964年发现CP破坏和提出夸克理论至今，这个领域就一直成为粒子物理研究的前沿领域，已研究和发展了整整40年，取得了许多辉煌的成就．在这篇文章中，着重评述了目前仍然热门的几个主要的研究方向：直接CP破坏的理论研究和实验验证，CP破坏机制和新的CP破坏源，中微子物理和新的味物理，夸克味物理和有效量子场理论，标准模型中味物理参数的预言和超对称大统一理论．同时对我国有关研究组在这些前沿方向做出的重要贡献作了重点简述．可以看出，在CP破坏和味物理这个重要前沿领域，仍然存在着许多未解之谜，使得粒子物理在21世纪既面临着巨大的挑战，又有着不断发展的机遇．     

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…     

B0－B0体系重子衰变的CP破坏效应

本文研究了B⁰－B⁰和B⁰－B⁰系统二体重子衰变中的CP不守恒效应.我们讨论了两种实验背景:(1)BB对在Z⁰共振峰不相干产生,(2)电荷共轭宇称C=+1的BB对在Υ(4S)共振峰以上产生.我们估算了检验该效应所需的bb对数目.对于衰B⁰→PP,Δ⁺⁺Δ^－－和Δ⁰Δ⁰,N_bb～10⁷—10⁸.     

为什么宇宙中的物质与反物质不等量

宇宙学家认为在大爆炸 中产生了相等数量的物质与反物质。如果物质与反 物质粒子是严格地彼此相反的,它们应该已经发生 湮灭而只剩下光子。然而,我们的宇宙是以物质为 主的,这意味着大爆炸之后物质与反物质经历了不 同的过程。为说明这种过剩的物质,粒子物理的标 准模型预言,物质和反物质的衰变速率略有不同。 这种被称做电荷-宇称破坏(CP violation)的效应是     

中高能重离子碰撞中的电磁场效应和手征反常现象

重离子碰撞可以产生极强的电磁场和高温高密量子色动力学(QCD)物质,诱导很多重要手征反常现象,例如手征磁效应和手征磁波.本文围绕手征反常现象中的诸多物理要素,详细介绍包括相对论重离子碰撞中不同碰撞系统和能量下的电磁场特性、同质异位素碰撞中寻找手征磁效应、手征磁波特性、中低能重离子碰撞中磁场效应等一系列与电磁场和手征反常现象相关的理论研究成果.相关研究有助于实验中寻找强相互作用中的电荷宇称(CP)破缺的证据,加深对QCD真空涨落和宇宙中正反物质不对称问题的理解.