宇宙线高能物理学进展

宇宙线的发现已有六十多年的历史了,在这段时间里,它对高能物理的研究起了很重要的作用。一、历史的贡献人们早就注意到宇宙线粒子的能量比天然放射性粒子的能量高得多,因而最初的高能物理实验都是在宇宙线中进行的.1932年,安德逊(Anderson)在宇宙线中发现了正电子,这可以说是基本粒子物理学的开端.这以后的宇宙线实验推动了量子辐射理论的建立,对电子辐射光子、光子转换为电子对和在能量足够高时形成的级联簇射现象进行了研究.在这些研究中,发现了一种辐射特性比电子弱得多而又不是质子的带电粒子,后来测出它的质量约为电子质量的200倍,即μ介子.最初人们以为这就是汤川所预言的传递核力的介子,但随后的实验表明μ介子与原子核的作用是很弱的,它不可能是传递核力的介子;1947年,     

汤川秀树和介子理论的建树

欧洲从本世纪初开始的量子革命,在五十年前的1935年,其触角成功地伸进原子核;那一年,日本的汤川秀树建树了核力的介子理论。恰好在十年后,却对着日本释放了原子核力;这真是一种历史性的嘲弄。然而,这样一个与欧洲联系甚少的国家是如何摆脱昔日封建主义的桎梏而崭露头角,其理论物理学的研究成就那么快地上升到第一流水平?在离科学发达中心那么远的国家里,其基本粒子理论的早期发展产生怎么样的影响?     

丁肇中谈胶子及其他

根据丁肇中教授1979年9月26日在北京的讲演整理,未经丁肇中教授审阅,错漏之处,由本刊编辑部负责。上次我跟大家讨论时说过,我所做的实验,重要目标之一就是寻找各种基本粒子。现在再简单地重复一下。高能的粒子,比如说三百亿电子伏特的质子,打在泡室上后,会产生很多很多的粒子,总共有二、三百种。这些粒子之间的作用力,最主要的是强核力。强核力有多种,在宇宙中它使核子结合成原子核,使氢弹燃烧。它的强度比电磁力大一百倍,作用力程非常短,只有10~(-13)厘米,由媒介子传递。     

核力唯象理论

一引言核力是原子核理论中重要问题之一。对于核力的理解是系统地研究原子核结构和变化的基础。但这牵涉到基本粒子相互作用的问题,现有实验知识已清楚地证明了核子(质子和中子)间的相互作用极其复杂而多样化。最终地解决核力问题还有赖于基本粒子物理学在实验上和理论上的重大进展。现阶段研究核力问题的主要目的是从分析实验数据出发,以求对于核力     

参加全苏高能粒子物理会议纪要

近几年来,原子能科学和工业的进展极为迅速,去年7月初苏联科学院在莫斯科召开的和平利用原子能会议以及同年8月同在日内瓦开的和平利用原子能国际会议的辉煌成就(见科学通报1955年9月王淦昌文和12月涂长望文),就充分证明了这点。但科学家们对于蕴藏着原子能的原子核,以及组成原子核的中子、质子和其他元粒子(即基本粒子)的性质以及与此相关的核力问题,还是知道得比较少。近年来科学家们在宇宙线实验和高能加速器的实验中,还发现当某几种粒子能量很高时与质子或中子碰撞后会产生各种元粒子,如介子、重介子、超子、反质子等。这些元粒子的产生,显然表示物质构造的复杂情况。同时我们也相信:弄清楚这些元粒子的性质和它们间的相互关系,     

核力研究新进展(一)——双π介子交换的巴黎力

核子间的相互作用力简称核力,这是核物理学研究中的一个基本课题。本期发表的《核力研究新进展(一)——双π介子交换的巴黎力》一文对双π介子交换的巴黎力的主要框架、巴黎力的核心和巴黎力与实验及唯象势的比较等,都作了详细阐明。     

自然信息

粲重子美国布鲁克海文实验室首次观察到粲重子Ac 直接生成的事例.这是一个带正电的粒子,其粲量子数等于1,质量已被确定为2254±12MeV. 早在1975年布鲁克海文实验室就获得了Ac~ 存在的证据.那时所发现的事例被解释为另一个粲重子——带两个正电荷的Σ_c~( )的生成.Σ_c~( )迅速衰变为Λ_c~ 和π介子,而Λ_c~ 再衰变为中性超子Λ~0和π介子.     

高能物理中的非加速器实验

高能物理的同义词是基本粒子物理.在这个学科中有很多令人感兴趣的新领域,并不需要高能的大型加速器.在高能物理学中,一个目前尚小、但正在增加的部分,就是进行与基本粒子相关联的非加速器实验. 这类实验之一,是探测自由质子的自发衰变.企图统一强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的大统一理论预言,夸克和轻子并非绝对不变,而有可能由一种形式变为另一种形式,尽管其变化速度极为缓慢.这种假设的必然结果就是,质子也是不稳定的,会通过自发的放射性衰变而成为一个正电子(即带正电荷的电子)和一个介子.这个理论断言:质子的寿命大约为1030年.换言之,如果对     

全球首次发现双粲重子

正欧洲核子研究中心2017年7月6日宣布,经多国科学家共同努力,在世界上首次发现了一种被称为双粲重子的新粒子,这将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用的本质。中国团队对这一发现功不可没。在现代粒子物理学的标准模型理论中,夸克是基本粒子,而重子是由3个夸克组成的复合粒子。几乎所有物质都由重子组成,其中最广为人知的就是组成物质原子核的质子和中子。夸克有6种,分别称为上、下、奇、粲、顶和底夸克,上、下夸克质量最小,奇、粲、顶、底夸克质量较大。质量大的夸克只能经由高能粒子     

汤川秀树与中国文化

日本著名物理学家汤川秀树,曾担任京都帝国大学、东京帝国大学教授。1949年他因提出关于核子力的“介子理论”而获诺贝尔物理学奖,他也是第一个获此项殊荣的日本人。1948年汤川秀树赴美任哥伦比亚大学教授,1953年回国。日本政府为了表彰汤川秀树,在京都大学设立了基础物理学研究所,由他担任第一任所长。汤川秀树一生热爱中国文化,他认为中国文化对自己的物理学研究裨益良多。     

对汤川秀树1935年的文章的评价

本期刊载的杨振宁教授的两篇文章都是由作者交李炳安转我刊发表的.《对汤川秀树1935年的文章的评价》一文是杨振宁教授于1985年在东京举行的庆祝介子理论创立50周年大会上的演讲.汤川秀树创立的介子理论是粒子物理发展史上的一个里程碑.杨振宁教授在谈到这篇文章时对译者说,日本对本民族物理学家所作出的贡献感到很自豪,而且有详尽的记述,在日本研究汤川的专著、论文很多;杨先生进一步指出,汤川对日本物理学界及日本社会发展的贡献是巨大的,这一点是一些研究汤川的学者注意不够的地方.我们认为杨先生的这些意见对我们是很有启发的.     

核力的电荷对称破缺对低能NN散射参数的影响

在低能核物理中,NN散射长度α和有效力程是两个重要的参数,它们已被实验和理论在核子-介子层次上研究过。本文用共振群方法(RGM)从夸克层次来研究核力的电荷对称破缺对α和的影响。     

正电子化学

物质世界存在着一种正反对称性。基本粒子中除光子、π°介子、ρ°介子、η介子外,每个基本粒子都有它对应的反粒子,例如与带负电的电子相对应,存在着正电子。这些反粒子的质量、自旋、电荷量和正粒子一样,但电荷符号相反,其他一些量子数如奇异     

核子-介子耦合顶点的结构与核力中的介子交换过程

从六十年代发展起来的介子交换理论较好地对核力作了解释。强子的夸克模型的成功及量子色动力学(QCD)理论的发展,使人们希望有可能对核力的本质作更清楚的阐述。从夸克模型和描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子(gluon)的剩余相互作用的自然表现。当两个核子靠得很近互相明显重迭时,组成一个核子的     

质子会衰变吗?

自然界中的自由中子是不稳定的,可以衰变成质子,同时放出一个电子和一个中微子,平均衰变寿命大概是15 min,可是到目前为止并没有观察到质子衰变.本文从粒子物理标准模型(夸克、轻子、希格斯粒子为基本粒子和它们之间基本相互作用)出发,讨论了质子衰变的可能性.建立在标准模型基础上的大统一模型给出了质子寿命的下限.文章同时介绍了目前实验给出的质子衰变寿命下限.     

反质子的发现

人们很久以来就推测,在自然界中带正电和带负电的粒子之间存在着对称性,认为每有一种带正电(或负电)的粒子,就应当有一种质量和它相同但是带负电(或正电)的粒子。1932年,这种推测第一次得到了证实,人们发现了正电子(它的质量和电子一样,但是带正电荷,电荷的绝对值和电子一样)。后来,在宇宙线中找到新的粒子——介子时,发现这些粒子有的带正电.有的带负电,就又一次证实了上述的推测。然而反质子(质量和质子一样,但是带负电)的存在却长时期没有得到实验的证实。这也并不希奇,大家知道,产生一对质子、反质子所需要的是接近2亿电子伏的能量,而产生一对电子、阳电子所需要的能量却只比1百万电子伏稍大一些。1955年10月,美国加利福尼亚大学终于发现了反质子。这样,科学家们就在二十多年来发现的一系列新粒子的名单上又加上了一种新的稳定的粒子。而反质子的实际存在的证实,对目前的基本粒子理论的发展更有着重要的意义。     

超子-核子相互作用理论研究的最新进展

超核物理是核物理的一个重要分支,其微观理论的基本出发点为超子-核子相互作用.研究超子-核子相互作用不仅有助于理解奇异性在粒子物理与核物理中的作用,还可以检验SU(3)味对称性及其破缺程度.文章首先回顾了超核物理的起源,随后简要列举了在核物理、粒子物理以及天体物理等领域中,与超核物理相关的几个前沿热点问题,并指出研究超子-核子相互作用的重要性.接下来着重介绍超子-核子相互作用的理论研究历史及发展现状.在现有的相关工作中,研究方法主要包括唯象模型、格点量子色动力学模拟和手征有效场论.其中手征有效场论作为低能区量子色动力学的有效理论,在研究介子、重子等微观系统中展现出了独特的优势.因此,文章特别介绍了基于手征有效场论的超子-核子相互作用的最新理论研究进展.     

μ子之谜

μ子,也曾被称为μ介子,至今仍是一种令人迷惑的粒子。早在三十年代,人们就在宇宙线实验中发现了μ子。由于它的质量介于电子和质子之间,因此称之为μ介子。但是,现在“介子”一词已被用来描述参与强相互作用并由夸克-反夸克组合所构成的玻色子,μ子显然不满足这些条件,所以不该再称它为μ介子了。μ子同电子中微子,以及在SLAG和DESY新发现的:τ粒子,应一起归入轻子一类。μ子比电子重200倍,不稳定,平均寿命为2.2微秒,但其它性质与电子相似。μ子和电子似乎都是“点状”粒子,它们的相互作用可用量子电动力学方法精确地进行计算。尽管如此,μ子和电子却不会相互转变。某种神秘的“μ荷”,象电荷一样,在粒子的相互作用中必须保持守恒。“μ荷”的守恒,     

‘宇素——结构＇系统宇宙模型：新元素周期表的推导与说明之二

‘宇素——结构’系统宇宙模型，是笔者首次提出的。这里所说的宇素，包括基本粒子(如各种夸克、轻子、重子)和由基本粒子组成的基础粒子(不同元素等)。它们是组成宇宙物质(包括各类天体)的基本成分。     

夸克蜕定域、色屏蔽和核力中程吸引

我们曾在前文中提出一个新的QCD模型以处理重子相互作用。这模型的核心是夸克蜕定域和色屏蔽,前者有如分子物理中的分子轨道法,后者来自格点QCD计算。这模型得到了核力的中程吸引,实现了核子散射相移的定性符合。在通常夸克势模型中,重子中夸克波函数是s是重子势阱中心,b是这谐振子势阱的宽度参数。在我们模型中夸克波函数取为