寻找顶夸克的漫长过程

本文描述寻找顶夸克的漫长过程。从70年代末开始,美国的PEP,德国的PETRA,80年代日本的TRISTAN,欧洲核子中心CERN的SP PS质子反质子对撞机,90年代的CERN的LEP大型电子正电子对撞机,最后于1997年才由美国费米国家实验室的D0和CDF国际合作组找到了顶夸克存在的证据,并给出了顶夸克的质量为:174.3±3.2±4.0GeV。人们可以从这段历史获得有益的启示。     

在B介子衰变中找到了下落不明的粲偶素

日本ＫＥＫＢ正负电子对撞机上的Ｂｅｌｌｅ国际合作组首次在Ｂ介子强衰变中观察到了长期下落不明的粲偶素 ηｃ(2Ｓ)粒子 .粲偶素是正反粲夸克成对组成的一类介子 .重夸克势模型很早预言了这类粒子不同能态的所有成员 :在相应于质心系能量 3 73ＧｅＶ的粲阈以下 ,具有径向量子数ｎ =1及 2的成员应有 8名 ,实验观察到了其中 6名成员———ηｃ,Ｊ ψ ,ψ(2Ｓ) ,χｃ0 ,χｃ1 及χｃ2 粒子 ;另外两名成员一直下落不明 ,ηｃ(2Ｓ)粒子就是其中之一 .美国ＳＰＥＡＲ正负电子对撞机上的晶体球实验组曾于 1982年在 ψ(2Ｓ)的单举光子谱中观察到一…     

D+和D0介子的φXl+υ遍举分支比上限的测定

利用北京谱仪(BES)在北京正负电子对撞机(BEPC)e+e-质心系能量为4.03GeV处采集的积分亮度为22.3pb-1的数据,从D介子的5个非轻子衰变模式中共选出2471±218组tagD+X(X可能是γ或π0或π±)和7629±251组tagD0X介子样本. 在这些样本中没有找到D+→φe+υ,φK-π+e+υ,和D0→φK-e+υ,φK-μ+υ的衰变事例,测定在90髎置信度下分支比的上限分别为B(D+→φe+υ)<1.38髎,B(D+→φK-π+e+υ)<2.01髎,B(D0→φK-e+υ)<0.53髎,和B(D0→φK-μ+υ)<0.53髎.     

D~ 和D~0介子的φΧl~ ν遍举分支比上限的测定

利用北京谱仪 (BES)在北京正负电子对撞机 (BEPC)e e- 质心系能量为4 0 3GeV处采集的积分亮度为 2 2 3pb- 1的数据 ,从D介子的 5个非轻子衰变模式中共选出 2 471± 2 1 8组DtagD X(X可能是γ或π0 或π±)和 762 9± 2 51组DtagD0 X介子样本 .在这些样本中没有找到D →e ν,K- π e ν,和D0 →K- e ν,K- μ ν的衰变事例 ,测定在 90 %置信度下分支比的上限分别为B(D →e ν) <1 3 8% ,B(D →K- π e ν) <2 0 1 % ,B(D0 →K- e ν) <0 53 % ,和B(D0 →K- μ ν) <0 53 % .     

高效率生产粲粒子的工厂——BEPCⅡ加速器巡礼

1974年11月,丁肇中和里克特几乎同时宣布,他们的实验组各自在美国布鲁克海文实验室的质子同步加速器AGS和斯坦福直线加速器中心的正负电子对撞机SPEAR上,发现了一个能量约为31亿电子伏特的新粒子,并分别命名为J粒子和Ψ粒子,后来统一称为J／Ψ粒子。这一被誉为“十一月革命”的发现,使高能物理的研究迈进了一个新的境界。     

热烈祝贺谢家麟院士荣获国家最高科学技术奖

谢家麟院士是我国高能物理粒子加速器事业的开拓者和奠基人,为我国高能粒子加速器从无到有并跻身世界前沿起到了至关重要的作用,对我国高能物理实验基地的建造作出了十分杰出的贡献。今年2 月14 日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会,党和国家领导人胡锦涛、温家宝、李长春、李克强出席大会。会上宣读了《国务院关于2011 年度国家科学技术奖励的决定》,宣布中国科学院院士谢家麟获得2011 年度国家最高科学技术奖。     

加速器的粒子物理实验还有前途吗

 莫里·蒂格纳(MauryTigner)是美国康乃尔大学核研究实验室主任和物理学荣誉退休教授,他曾领导了美国超导超级对撞机(SSC)中心设计组的工作。大家知道,1993年10月,美国众参两院联席会议表决停建SSC。     

Kinematics of τ two-body decay near τ threshold at BESⅢ

The kinematic properties of two-body decay near τ threshold are studied according to the special capacity of the BEPC accelerator and the BESⅢ detector.Explicitly presented are the transformations of energy and momentum of hadronic particles between different reference frames,and the corresponding distributions.A brand new method is proposed to obtain the energy spread of the accelerator by fitting the energy distribution of hadron from τ semi-leptonic decays.     

高能加速器上的试验束

 试验束(testbeam)是高能实验物理中具有广泛用途的实验设施,世界各主要高能物理实验室都建有若干条试验束。它一方面用于对高能加速器潜力的开发利用,另一方面也是为许多试验研究提供一个实验平台,例如为高能探测器提供作“刻度”用的束流。那么什么是刻度呢?打个比方,做一杆秤,把挂钩、秤杆、秤砣等连到一起成了秤的样子后,还并不能用,必须进一步作刻度:在秤杆上把斤两刻出来,才能知道是几斤几两。高能物理实验要用高能探测器来探测粒子,它不仅要能判别正负电子对撞产生的是什么粒子,还要能测定粒子的动量等物理量.     

关于τ轻子质量测定

 从读者给《现代物理知识》杂志的来信中得知,众多高能物理界同行和广大爱好者有兴趣了解在我们这里(北京正负电子对撞机)将要进行的测量τ轻子质量实验的背景.我代表北京谱仪合作组(Beijing Spec-trometer Collaboration)的同事向大家作个简略的介绍.     

物理上一个新的发现——宇宙由三代基本组份构成

 最近美国斯坦福直线加速器中心的SLC和西欧联合核子中心LEP相继宣布他们的实验结果,都表明宇宙中有三种中微子,即电子型中微子、μ型中微子和τ型中微子.这一结果已在粒子物理学界引起震动.以至于有人认为这一发现可望获得诺贝尔奖金.这一发现的意义是什么呢?让我们从基本粒子的家族说起.半个世纪以来,人们对构成宇宙的基本物质成份的认识有很大的变化,从质子、中子、电子为主体的基本粒子简单家族,陆续发展为有数百种粒子庞大的基本粒子家族.六十年代初的实验事实揭示了众多的基本粒子并不基本,并有其内部结构.所以人们已不再使用基本粒子这一名词,而统称为粒子.故通常将高能物理学又称为粒子物理学.     

微观世界的研究——谈高能物理的现状

 高能物理又名粒子物理,研究物质的最基本的组成部分,也就是微观世界的粒子的性质及其相互作用、运动规律.物质究竟是由什么基本的东西所组成的,这是人类自古以来就探索的一个问题.两千多年前我国春秋、战国时代流行“五行”学说,认为世界万物都是由金、木、水、火、土五样东西所组成的.同时代的希腊哲学家提出了“原子”假说,认为万物都是由非常微小的、不可再分割的微粒所组成的,把这种微位叫作“原子”,希腊文原意是不可分割的意思.     

等离子体型的粒子加速器

 以接近光速飞行的带电粒子群以及高能加速器,使我们对物质的结构、自然界基本力的作用、宇宙起源的认识,都有了长足的进步.在本世纪30年代,能产生百万电子伏特(MeV)能量的迴旋加速器,模拟了巨星核心的条件,提供了研究原子核反应的实验环境.后来出现的可产生十亿电子伏特(Gev)能量的同步加速器和直线加速器,揭示了中子量内部的环境,并证实了反物质的存在.今天,质子同步加速器的能量达万亿电子伏特(TeV),用于探测宇宙诞生时的十亿分之一秒内的环境.建造世界上最大的加速器--超导超级对撞机(SSC)的计划已经拟定.这个对撞机所使用的技术,在实际上已趋于它的极限.幸运的是,一种新的加速器技术--等离子体型的粒子加速器技术已经问世,它为达到更高能量开辟了一条充满希望的道路.     

1988年诺贝尔物理奖的获得者和他们的获奖工作

L.M.Lederman,M.Schwartz和J.Steinberger三位科学家,由于1961年和1962年曾在布鲁克海文国家实验室利用质子加速器进行了出色的实验而荣获1988年诺贝尔物理奖。他们的实验证明了第二类中微子的存在,并首先在实验室内产生和利用了中微子束。Lederman现在是芝加哥附近费米国家加速器实验室的主任。Schwartz现任加利福尼亚州DigitalPathways公司的主席。Steinberger现为瑞士日内瓦CERN实验室的实验物理学家。但在进行获奖实验时他们都在哥伦比亚大学工作。     

90年代美国的两大加速器装置

 现代科学已经证实,原子核是由核子(质子和中子)组成的,而核子可能是由夸克和胶子组成的.为了研究核子、夸克和胶子的性质,美国于90年代起建造两台大型加速器装置,它们分别是连续电子束加速器装置和相对论性重离子对撞机.     

高能e+e-物理成就与展望

 北京正负电子对撞机建成以后。高能e⁺c^-物理成为我国高能物理学界热烈讨论的话题.高能e+c-物理是高能正负电子碰撞物理的简单称法;顾名思义,它研究高能正电子和负电子碰撞产生的物理现象.这个对于不少人来说可能还是比较陌生的研究领域其实已经有了至少四分之一世纪的历史,在当代高能物理实验研究中占有举足轻重的地位.它的出现和取得的成就都是同高能粒子加速器技术的发展紧密联系着的.     

高能e+e-物理成就与展望（二）

 六、发现τ轻子餐夸克发现以后,在物质的两类基本组成单元--夸克和轻子之间形成了一个对称的图象:两对轻子,即电子和电子型中微子(v_?)、μ子和μ子型中微子（v_μ）,对应于两对夸克,即上（μ）和下（d）、粲（c）和奇异（s）.它们可以分为两“代”:第一代是u,d,e,v_a,第二代是c,s,μ,v_μ.两代成员依次一一对应,对应的成员具有相同性质,区别主要表现在质量上面,第二代的比第一代的大.     

粒子物理学100年的发现

 粒子物理学的发展始于1897年电子的发现,到1995年顶夸克的发现经历了100年.在这100年中,随着不断地发现新粒子和新现象,粒子物理学从孕育、诞生、成长到成熟,形成了一门崭新的物理学前沿学科.