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。     

顶夸克质量的最新结果

实验室的Dφ合作组的物理学家们对顶夸克的质量进行了迄今为止最精确的测量．结果对于寻找与质量起源有关的Higgs粒子以及寻找超出粒子物理标准模型的新物理有重要意义(论文发表在Nature，429：638上)．     

发现顶夸克的最新证据

介绍了美国费米国家实验室ＣＤＦ合作组关于顶夸克的证据。从１９．３ｐｂ－１积分亮度的质子反质子对撞的数据中，ＣＤＦ找到了一些顶夸克对的可能事例。其中包括两个双轻子事例，１０个轻子加带ｂ夸克标记的强子事例，其中三个事例中ｂ夸克由次级顶点标记，四个事例由半轻子衰变标记，另外三个事例同时由次级顶点和半轻子衰变标记，共１３个标记．这些事例由本底引起的几率为０．２６％。由这些事例拟合得顶夸克质量为１７４±１０ＧｅＶ／ｃ２，其产生截面为１３．９±ｐｂ。     

顶夸克的发现

 今年3月2日,在美国费米国家实验室举行的报告会上,CDF和D0两个实验组分别报告了他们的实验结果,正式宣布发现顶夸克(Top Quark,也称t夸克)。     

从原子到夸克

 人类的求知欲和好奇心总是驱使着自身去了解周围的世界。这自然要遇到这样一个基本问题:世间万物是怎样来的?假如不是无中生有,那么必定是从某些原初物质创造出来的,这些原初物质是什么?     

可能的qQqQ,qqQQ和qQQQ重四夸克态

假设X(3872)是一个qcqc四夸克态, 并用它的质量作为输入, 用具有味对称性破坏的色磁相互作用系统研究了可能的重四夸克态的质量谱.     

亚原子物理百年回眸

近日读到奥斯丁(Austin)的德克萨斯大学物理和天文系教授斯蒂芬·温伯格(Steven Weinberg)于2011年4月在美国物理学会“亚原子物理100年”会议开幕式讲演,深受感动,欣然命笔,梳理百年来粒子物理发展的轨迹,集成此文,以缅怀先贤,鼓励后人.因涉及内容颇丰,故本文的选材只能是纲领性的.文中提到的每一位科学家都对粒子物理的发展作出了重要贡献,故不必区分各位科学家是否是诺奖得主.物理学是一门以实验为基础的科学,粒子物理学也不例外,本文的选择也遵循了这个精神.粒子物理数据的更新日新月异,文中所引数据只能保证在特定时期内准确.     

ETC相互作用对NLC实验中顶夸克对产生过程CP破坏的贡献

在Topcolor辅助的多标度人工色(TOPMTC)模型框架下计算了扩充人工色(ETC)相互作用对顶夸克对产生过程中CP破坏参数δ的贡献(δ=σ[e–e→t(–)–t(–)]–σ[e–e→t(+)–t(+)]/σ(e–e→t–t)).计算结果表明,对于合理的参数取值,ETC相互作用可对参数δ产生较大的修正(8.65×10^－3≤δ≤1.09×10^－2).期望在将来的NLC实验中能观测到此修正效应.     

可能的qQ■，qq■■和qQ■■重四夸克态(英文)

假设X(3872)是一个qc(?)四夸克态,并用它的质量作为输入,用具有味对称性破坏的色磁相互作用系统研究了可能的重四夸克态的质量谱．     

TC2模型下的顶夸克稀有衰变t→cV

在顶色辅助的人工色(TC2)理论框架下,研究了顶夸克稀有衰变t→cV过程.结果表明TC2模型预言的标量粒子top-pions和top-Higgs对顶夸克稀有衰变分支比的贡献可以使其比标准模型预言值大6—9个数量级.在大多数参数范围内,分支比的数量级为:Br(t→cg)～10^－5,Br(t→cZ)～10^－5,Br(t→cγ)～10^－7.在合理的参数范围内,顶夸克稀有衰变t→cV过程能够被未来的对撞机实验探测到.因此,顶夸克稀有衰变过程为我们提供了一种检验TC2理论的方法.     

带有两个重夸克的重子谱计算中几个困难问题的研究

由两个重夸克和一个轻夸克组成的重子可以看作是一个两体系统.它的两个重夸克组成一个玻色型的双夸克团.利用B–S方程导出了它的轻夸克和重的双夸克之间的等效相互作用势.在利用这种势计算重子质量的过程中,发现有几个困难问题需要深入探讨.它们是:(1)算符排序,(2)由非相对论展开带来的误差,(3)自旋–自旋耦合,(4)在标量双夸克组成的重子态和矢量双夸克组成的重子态之间的混合.本文详细地讨论并适当地处理了这些问题.     

在LHC上寻找希格斯粒子

大型强子对撞机(Large Hadron Collider,简称LHC)2010 年3 月开始运行,对撞能量为7TeV,这是设计能量14 TeV 的一半。瞬时亮度从10²⁷cm^-2s^-1迅速上升,2010 年底达到10³²cm^-2s^-1,2011 年底达到10³³cm^-2s^-1,积分亮度有5/fb, 超过原来的预期。LHC 进入出成果阶段。     

TC2模型下底夸克对产生的研究

在顶色辅助的technicolor模型下, 计算了来自赝标哥得斯通玻色子和新规范玻色子对e⁺e^－→bb的截面贡献. 发现由technipions和新规范玻色子产生截面的修正足够小以至于可以忽略, 在合理的参数范围内, top pions起主要作用, 在质心能量√s=500GeV, 修正的最大值可以达到43%; 在√s=1500GeV, 最大的相对修正却只有3.1%. 这为我们在下一代直线对撞机实验中探测顶色辅助的technicolor模型下(TC2模型)提供了可行的方法.     

《粒子物理导论》简介

杜东生和杨茂志合著的新书《粒子物理导论》已经于2015年1月出版。该书着重介绍粒子物理的基础知识,同时也尽可能的介绍了粒子物理前沿的研究进展和新的实验结果。书中从对称性出发相继介绍了强子的夸克模型、电磁作用和弱相互作用、弱电统一理论、量子色动力学、中微子振荡、超出标准模型的各种新模型,如大统一理论,超对称和超引力,以及超弦和膜理论等内容。书中对中性介子K、B、D介子的混合及弱衰变     

重轻子理论的先驱──蔡永赐

 题图：１９９９年９月于ＳＬＡＣ,从左至右蔡永赐,潘诺夫斯基,郑志鹏．与世界上设立的名目繁多的奖励相比,诺贝尔物理学奖无疑最具公正性和权威性。从１９０１年至２０００年,该奖获得者共计１６２人次。几乎可以说,所有获奖人无一不是获奖领域的先驱者和开拓者,其物理学成就都是经得起历史检验的,都无愧于诺贝尔物理学奖这个至高无上的科学荣誉。然而,诺贝尔物理学奖却令人遗憾地未能做到“四海无遗珠”。除了以前引起过议论的一些例子之外,这里介绍的对重轻子（即ｒ轻子）理论做出了开拓性贡献的蔡永赐（Ｙｕｎｇ－ｓｕＴｓａｉ）教授,也成了诺贝尔物理学奖的一颗“遗珠”。     

为什么CP破坏对宇宙很重要

 从阿尔法磁谱仪（ＡＭＳ）的反氦核的测量结果谈起 １９９８年６月,阿尔法磁谱仪搭乘发现号航天飞机升空作试飞行。在１０天的飞行期间,在约４００千米的高空收集到２．８６ ｘ １０６氦核,但没有发现反氦核,给出的测量结果：反氦核／氦核＜ １．１ｘ１０^－６。这一结果与原来的宇宙中不存在反物质的结论是一致的。 宇宙中是否存在反物质是科学中的一大难题。根据目前普遍接受的大爆炸（Ｂｉｇ Ｂａｎｇ）学说,宇宙是由约发生于１２０－２００亿年前的大爆炸产生的。大爆炸后,宇宙在不断地膨胀和冷却。大量的天文学观察和天体物理实验支持了这个理论。很自然,大爆炸应该产生相同数量的物质和反物质。什么叫反物质呢？     

基本粒子及其相互作用的标准模型

 “标准模型”是用来描写一种量子理论的术语,这种理论包括了强相互作用理论(量子色动力学)和弱电统一理论.图中也把引力相互作用包括了进来,尽管它不属于标准模型.     

超高能中微子天文学实验现状

 中微子在粒子物理的标准模型中是一组很特殊的粒子，它们质量最轻（在标准模型中没有质量）因而几乎不受引力影响，不带电荷因而不受电磁相互作用的影响，只参与弱相互作用，但其寿命几乎是无穷长。如果中微子产生于遥远的高能天体，在到达地球的漫长传播过程中其路径不会被遍布宇宙的磁场所改变。中微子的这些特性使它与光子一起成为绝佳的天文学信息传播者，成为正在崛起的新兴中微子天文学学科发展的强劲原动力。与传统的光子天文学相比，中微子具有更加优越的特性，即不会与弥漫全宇宙的3K宇宙学背景光子发生作用，从而能够打开高于光子天文学所能工作的能量区域的观测窗口，譬如在高于10¹⁵电子伏特（记为PeV）的“超高能”区，探测中微子成为唯一的天文观测手段。 …………     

太阳中微子失踪案和中微子振荡

 《科技日报》公布的2000年国际十大科技新闻的第5条“中微子质量已成定论”报道说:“2000年6月17日,在加拿大卡尔加里召开的国际中微子科学会议上,日本和美国的科学家小组发表论文,阐述了太阳中微子有质量的理论和实验报告,受到会议的肯定,结束了中微子有无质量的长期争论。7月17日,美、日、韩3国科学家发表最新实验结果,确认中微子有质量的概率达95%”。中微子有质量意味着什么?为了使读者了解它,本文首先介绍著名的“太阳中微子失踪案”,然后进一步介绍与中微子质量问题密切相关的“中微子振荡”问题。