’96,世界科技成果回顾

高能物理 1996年2月,美国费米国立加速器实验室的科学家发现,夸克之间存在着剧烈的碰撞,并认为基本粒子夸克可能由更深层次的物质微粒组成,夸克或许并非自然界中最小的粒子;3月,美国国家实验室成功地将氢气转化成了电的良导体,使之星金属态达1秒钟之久,这是人类首次以令人信服的实验制成金属氢;年底,美国费米国立加速器实验室在基本粒子研究方面又获新的进展,继欧洲核子研究中心之后再次成功地用反质子和正电子制造出了7个反氢原子,以有力的事实向世人表明,大量生产反物质原子将是可能的。     

在世界上名列前茅的加速器

在芝加哥附近的费米国立加速器实验室,建造了世界上第一台超导加速器,工作能量为900GeV.1986年11月,实现了在1800GeV能区的质子-反质子对撞. 位于加利福尼亚州的斯坦福直线加速器中心,一台新颖的正负电子对撞机业已落成.这台斯坦福直线对撞机(SLC)可以在电子-正电子质心系中达到100GeV的能量,足以直接产生Z粒子. 在日本,一个圆形电子-正电子存储环已在1986年末开始运转.日本国立高能物理实验室(KEK)建造了这台取名为RISTAN(日本加速器交叉     

高能带电粒子束物理的新进展

高能带电粒子束物理对探索物质世界更深层次的微观结构、核反应堆废料的处理、核燃料的再生、惯性压缩聚变、未来的加速器驱动的洁净核能源等将产生深远的影响。1996年2月25日美国费米国家实验室宣布1994年～1996年Tevatron对撞机运行终止,支持固定靶实验的Tevatron改造开始。Tevatron质子-反质子对撞机长时间运行性能稳定、综合亮度为150Ph'的质子和反质子束成功输送至CDF和DO探测器。对撞机的峰值亮度达2．SX10"cm'·s－',该参数是原对撞机亮度的25倍,运行时数据的累积导致了上夸克的发现。1996年5月24日,美国官方正式宣布了"连…     

高能实验的现状和展望

最近，一些国际大型合作实验组令人兴奋地观测到一些高能物理事例，如欧洲粒子研究中心和费米实验室都先后合成并观测到反物质原子（即反氢原子），打开了深入研究、认识反物质世界的通道。费米实验室ＣＤＦ的实验结果引发了夸克的结构问题，德国汉堡ＤＥＳＹ实验室的电子...     

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。     

顶夸克找到之后干什么？

顶夸克找到之后干什么？ＩｖａｒｓＰｅｔｅｒｓｏｎ著孙家明译激动的心情终于平静了，喧闹声也停止了，顶夸克的发现已的的确确成为现实。但是，对于伊利诺斯州巴达维亚费米加速器实验室（简称费米实验室）的８５０多位物理学家来说，这种工作还在继续。在Ｔｅｖａｔｒｏ...     

盟主地位拱手让人——兼论还原论

最近有两件事标志着美国“科学盟主”地位终将不保。一是航天飞机功成身退,后继乏策;另一是费米（Fermi）国家实验室的太电子伏（1太电子伏=10^12电子伏）加速器Tevatron申请延期三年关闭,被能源部断然拒绝。此事由来已久,并非自今日始。     

反原子研究之现状

对物理学家来说反物质是个老生常谈的课题了。当物理学家在1933年发现了第一种“反粒子”的存在以后，这一课题复活了。所谓反粒子是指通常粒子的一个仅除了电荷相反外的全同复本。当反物质粒子产生后又与它的物质复本相遇，从而产生一个能量爆炸的湮灭过程仅为百万分之几秒。物理学家已经专注于寻求使它们停留足够长时间的方法，以便用它们去作一些有兴趣的研究。特别地，他们已经用了15年的努力以求使反质子和反电子结合成一个反氢原子。1996年1月，德国尤里青核物理研究所的沃尔特·奥勒特（WalterOelert）领导的一个研究组宣告已制造出…     

窥探质子深处

窥探质子深处研究人员通过德国汉堡的强子电子环形加速器（ＨＥＲＡ）发现，质子内部显示出特有的团块状，而且，它们与单个的夸克和胶子不同．电子和质子的高能量的冲撞结果表明，电子有时深入到质子的内部碰撞到深藏在质子中的一种新的粒子．“这是我们所没有料到的，’...     

对宇宙反质子的研究

宇宙线中反质子的出现可解释为星系宇宙线同星际介质的相互核作用。据计算,当能量小于10亿电子伏时,反质子流就明显减少。前不久,美国研究人员A.巴芬顿,C.申德莱尔和K.宾尼帕盖尔利用装在高空探测气球上的仪器记录到低能反质子。反质子流与130兆～320兆电子伏能区质子的比为(2.2±0.6)×10~(-4),这一比值仅仅比高能反质子的比值小一点。可见,反质子的能谱与能级直至190兆电子伏的质子的能谱相同。如果认为,反质子的产生是由于高能宇宙线同星际气体相互作用的结果,那么在130兆～320兆电子伏能区所估料的反质子流至少应减少100倍。那么,反粒子来自何处呢?     

质子的奥秘

人类利用原子能已有半个世纪的历史了。原子核中包藏着质子和中子,也是任何一个初中生都了解的知识。质子有多大?约10~(-15)m。它是如此微小,长期以来人们把它看成是一种像电子那样的、不可分的基本粒子。直到1964年,美国科学家盖尔曼提出夸克模型,认为质子是由3个夸克所组成。这是人类对自然界认识的又一个突破。5年后,美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)的科学家,利用其3公里长的加速器所发出的高能电子,轰击质子靶,结果有一个意外的发现:若把质子比作一个微球,那么现在他们看到,质子的电荷并非均匀地,而是成块状地分布在这个球体上,     

费米国家实验室的未来走向

2009年,位于日内瓦的欧洲核子中心(CERN)的粒子物理学实验室的大型强子对撞机(LHC)投入使用;而在此前的26年,芝加哥附近巴达维亚的费米实验室的正负质子对撞机(Tevatron)一直统治着粒子物理学领域。Tevatron也是费米实验室的骄傲和希望,它曾是第一台用高达1万亿电子伏轰击粒子的机器,捕获了许多新奇亚原子粒子,其中包括顶夸克的发现(顶夸克属于上夸克的近亲,但其质量要略重)     

高能加速器

高能物理是当前研究微观世界物质结构的前沿科学,高能物理实验所使用的主要工具是高能加速器。加速器的发展历史还不到半个世纪,但发展速度却十分惊人。四十年代初建成的回旋加速器,其直径不过一米多一些,而七十年代初建成的、目前世界上最大的质子同步加速器,其直径已达两公里,在三十年内增大了一千多倍。以能量来说,早先的回旋加速器只能把质子加速到几MeV(兆电子伏)。而目前最大的高能加速器已可把质子能量加速到500GeV(即5000亿电子伏),提高了差不多十万倍。从这一些对比中可以看出加速器规模变化之大,早先的加速器不过是实验室中的产物,到了现阶段,建造加速器,特别是高能加速器,已经是一项规模十分庞大,要求极为严格的工程建设项目了。     

科学家首次观察到反物质原子内部结构

由美国哈佛大学加布里埃尔斯教授领导的一个国际科学家小组，利用电场对反氢原子进行了“撕裂”实验，首次观察到反物质原子内部结构。这一实验类似于“将反氢原子放到一个电池旁边，反质子会因此而被吸引到电池的一极，正电子则将被吸引到电池的另外一端”。当外加电场电压等达到足够高，反氢原子就会被拆散，通过测量拆散反氢原子所需电场的大小，就知道反氢原子内部反质子和正电子之间结合的紧密程度，从而得以首次“瞥见”反氢原子的内部状态。他们的研究成果在《物理评论通讯》杂志上发表。在过去几年中，一些科学家成功地制造出了一些…     

科学家或发现将带来崭新物质世界的新粒子

研究人员对来自美国能源部费米实验室粒子加速器的数据分析后认为,他们可能发现了一种新的基本粒子,也可能是一种新的自然力。但研究人员表示,这一结果还需进一步分析以验证是否属实。尽管还有很多疑问,但研究人员认为它并非     

夸克新疑题

夸克新疑题何常译碰撞启示：夸克未必不可分去年３月．当费米国家加速器实验室的两个粒子物理学家小组宣布他们已经发现顶夸克时，他们也就在现行物质基本结构理论．即标准模型上，砌Ｌ了拱顶石。可是在不到１年后的今天．其中有一个组已经收集到堪向标准模型发起挑战的证...     

透过镜子看一个颠倒的世界──物理学家为何钟情于反物质研究

物理学家为何钟情于反物质研究── 物理学家正在布置陷阱以捕获反氢，这个反物质的镜像世界中最简单的元素。亚历山大·海利曼斯（Ａｌｅｘ－ａｎｄｅｒＨｅｌｌｅｍａｎｓ）认为他们的研究成果将会改变我们对基本粒子以及基本作用力的看法。 ＣＥＲＮ（欧洲核子中心）是世界上最领先的高能物理实验室之一，在它的一个角落里，一扇通向反物质世界的大门即将开启。在日内瓦附近的ＣＥＲＮ，大约有１５０名物理学家正在尖端的静电阱、磁铁以及高精度激光的帮助下试图捕获反原子，并且他们还首次把反原子问题提交到科学的议事日程上来了。他们…     

回到创世之初

这些元素都是从哪里来的?这是科学家希望找到的答案。我们知道太阳像一座制造氢和氦的巨大工厂它。用质子和电子创造了这种2元素,其电子在内部以近乎光速运行。氢和氦是周期表上最轻的元素原,子序数分别为1和。2在这个核聚变反应中释,放出大量能量———大到太阳的能量可以传到     

大型电子-正电子机——深思熟虑而后行事

大型电子一正电子机(LEP)正在欧洲原子核研究组织(CERN)兴建中。它的物理学议事日程最早在七十年代后期就开始流传了,那时,Z~0和W~±完全是一种理论上的粒子,可是格拉肖、萨拉姆与温伯格的电-弱理论的弱力部分就是需要它们。既然这些粒子都已经在CERN利用质子-反质子(P(?))碰     

建立《太极基本粒子》学说刍议

质能互易宇宙生，粒表质时点点清，力起如波层层浪．人智经验科学兴。一、导言：“夸克非最小，还可向内剥”1996年2月7日笔者读到《纽约时报》的一则通讯，要旨如下；在芝加哥费米实验室庞大的粒子加速器工作的科学家报告说：“长久以来被认为是原子里最简单的结构成分‘夸克’（quark），可能是由更小的物质构成，并有其自己的内部结构”。费米实验室的报告是大约450名物理学者、工程师和技术人员操作该室中一台撞击探测器（ColliderDetector）所得的结果。该研究小组用了4年时间，收集并分析资料后，才于2月7日宣布上述发现的。如果未来…