2021年粒子物理学热点回眸

粒子物理学是研究微观物质基本组成及其相互作用的前沿基础学科.聚焦粒子物理领域的几大研究热点方向——暗物质物理、中微子及粒子天体物理、缪子反常磁矩、重味物理与强子物理、希格斯物理与电弱物理及其他超标准模型新物理现象寻找,回顾了2021年粒子物理领域所取得的重要进展,并对相关方向的未来研究前景及未来大科学工程计划作了初步的...     

基体表面粗糙度对HVOF喷涂WC-Co粒子变形的影响

研究了超音速火焰(HVOF)喷涂WC-Co粒子过程中,基体表面粗糙度对粒子平化变形特征及粒子基体间结合性能的影响.实验结果表明:随基体表面粗糙度增大,粒子铺展过程中受到的阻力增大,圆形或近似圆形的粒子比例减少,不规则形貌粒子的比例增加;同时WC-Co粒子与基体间的物理机械嵌合强度提高;适当延长基体吹砂处理时间可增强粒子与基体间的结合强度.     

2016年粒子物理学热点回眸

 盘点了2016年粒子物理学的研究热点,在希格斯物理、新物理直接搜索方面提高了测量精度,积累了大量数据;中微子物理方面θ₁₃的测量精度提高到了4%;低能强相互作用物理方面确认了5夸克态的存在,同时发现多个可能的4夸克态;暗物质搜索方向全面压低WIMP粒子及其他类型暗物质粒子同普通物质相互作用的截面。     

中微子物理 中国科学家谈科学

中微子的性质对粒子物理和宇宙学及其重要,但我们对它了解得太少。同时中微子也是天体物理研究不可缺少的探针,因而成为国际上粒子物理、天体物理与宇宙学研究的热点。     

标量粒子在中性介子混合中的效应

中性粒子混合提供了寻找超出粒子物理标准模型的新物理的理想场所. 讨论一种包含很重的标量粒子的新物理模型. 标量粒子与标准模型的夸克相互作用,可导致味道改变的中性流过程,从而产生中性粒子之间的震荡. 讨论了标量粒子在中性介子混合中的效应,根据实验数据对于新模型中的参数,如标量粒子的质量和耦合常数给出了限制.     

聚变反应中产生的α粒子的自举电流

本文对聚变产生的α粒子自举电流进行了研究,研究中采用了简便的Pade近似形式,同时考虑了回旋角散射效应和慢化过程中牵引作用的影响,给出了α粒子自举电流计算的理论表达式.采用ITER装置参数进行了数值计算,得到了α粒子自举电流的密度分布和大小,研究了影响自举电流大小的物理因素.结果表明α粒子自举电流随中心等离子体初始温度、密度和α粒子初始能量的增大而增大.结果表明α粒子自举电流较小,只占总自举电流的7%左右.     

宇宙中高能带电粒子的加速

宇宙中高能粒子的起源问题是高能太阳和天体物理的核心问题之一.在剧烈变化的天体物理环境下,背景等离子体中的带电粒子可以被其中的电场加速到很高的能量.根据背景电场和带电粒子相互作用的特征,带电粒子的加速机制可以分为:等离子波和粒子共振相互作用、沿磁力线方向的平行电场加速和磁场不均匀性有关的磁场曲率与梯度加速等.根据粒子加速过程对应的宏观能量释放机制,人们发展了随机粒子加速理论、扩散激波粒子加速理论以及磁重联粒子加速理论等.这些理论都有其各自的假设和特征,在不同的天体物理环境有其相应的应用.与高能天体物理观测的不断进步相结合,通过对高能粒子辐射特征和加速过程的分析,人们可以更好地认识剧烈变化天体物理环境下发生的各种物理过程.     

探究物质最深层次的物理规律：中国粒子物理发展规划的思考

 粒子物理是物质结构探索和研究的前沿学科,研究意义重大,成果影响深远,技术溢出效益明显。分析了粒子物理的研究目标及方法、特点,概述了中国粒子物理的基础、成就以及与国际领先水平的差距,探讨了中国粒子物理的未来发展目标、规划以及应采取的相关措施和应该发展的核心技术,提出了中国粒子物理向世界领先水平发展的建议。     

高能对撞机实验之未来发展趋势

粒子物理是研究物质起源、探索自然界奥秘的最前沿学科,国际上发达、发展中国家都投入大量的人力、财力,研究、设计粒子物理的重要实验手段——高能对撞机.简要综述即将运行或正在设计的主要的高能对撞机,旨在使读者了解高能对撞机未来发展趋势,关注或积极参与粒子物理的理论、实验研究.     

中微子实验:追寻粒子世界的"隐世高手"

中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子,从宇宙诞生的大爆炸起就充斥在整个宇宙空间. 中微子非常重要,它拯救了能量守恒定律,也向现代粒子物理的"标准模型"提出了挑战.中微子不仅数量很多,而且它有无质量对粒子物理和宇宙学有巨大的影响.     

一种微粒相互作用及其介电泳动力学仿真新方法

采用有限元法进行粒子电极化强度的计算,以此得到对应的介电泳力和次级介电泳力.粒子的极化强度依托软件COMSOL Multiphysics 5.3a的AC/DC模块计算得到,粒子追踪模块用于实现介电泳力、次级介电泳力、流体力,以及排斥力的粒子动力学仿真.AC/DC模块和粒子追踪模块的多物理场耦合新方法能够满足正、负介电泳效应的粒子运动分析和研究,且粒子轨迹与常用的粒子仿真算法的运算结果有较高的相似性.同时仿真结果还表明,为了更准确地预测实验观测结果,粒子承受金属电极形成的正、负介电泳效应需要考虑次级介电泳力.     

对称性在物理学中的应用研究

利用对称性的概念,对物理学中的对称问题进行了讨论。物理学中存在着大量的与对称性有关的问题,用对称性分析的方法,可以使复杂的物理计算变得简单明了,使物理问题易于求解。在讨论了对称性在力学、电学和电磁场中的一些重要应用后,还指出了对称性在粒子物理学中的重要应用。在现代物理学中,对称性更是研究现代物理前沿问题的一把钥匙,特别是在微观物理领域中,对称性已经成为研究物理问题的一种强有力的手段。     

对撞机与高能物理

在高能实验中,高能对撞机采取逐级加速注入其中的两束粒子流,使被加速的粒子以接近光速的速度在特定的探测器内发生相撞.这种对撞爆发出巨大能量,能够产生新的重粒子以及反物质粒子.高能对撞机对检验粒子物理的标准模型和寻找新物理起着重要的作用.对世界上主要的对撞机进行了简单介绍.     

夸克世界中一个多彩色的发现 --2004年度诺贝尔物理学奖评述

2004年诺贝尔物理学奖授予美国科学家戴维·格罗斯(David J.Gross)、戴维·波利策(H.David Politzer)和弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek),以表彰他们对粒子物理的强相互作用理论中的"渐近自由"现象的发现.渐近自由理论不仅解释了为什么夸克在高能状态下有近乎自由粒子的行为,而且也是对粒子物理的标准模型的一个重要贡献.     

“Which Way”实验,波粒二象性的可能破缺和新的二象性

最近的某些实验显示出量子物理的许多新特性.WhichWay(WW)实验暗示波粒二象性可能破缺.由此应该继续检验量子波动性对单个粒子、极小的时空范围、短程强弱相互作用及高能过程等方面的有效性.这些实验为粒子物理的发展方向提出了多种可能性.基于对量子力学的统计基础和粒子物理的总体特征进行的讨论,可以得到理论的一种发展方向:对称性-统计性的新的二象性.由于统计性和量子场论一一对应,它又联系于一般的泛量子理论.       

发现的引擎：一个世纪以来粒子加速器的发展

加速器物理学领域非常活跃，发达国家与发展中国家每年都在粒子物理学研究上花费几十亿美元。它是一门纯科学，不仅对于理解粒子物理，而且对于理解天文学和宇宙学具有重要的意义。本书第一次按年代记载了粒子加速器的发展，从静电加速器、线性加速器及回旋加速器的发明直到当今的电子对撞机，它还涉及了以医学为目的以及在工业应用中利用加速器作为x射线源的许多应用。作者指出了推动应用物理与工程领域进步的决定性发现，介绍了做出这些发现的人们，了解了他们使用的方法。粒子加速器利用了当代最先进技术的每一个方面，并且将其发挥到极致，同时它本身也对这些技术作出了贡献。这完全是一个传奇，就象人类在一个世纪之前掌握运输与通讯技术一样引人入胜。     

粒子物理学发展的历史考察

 粒子物理是现代物理学的重要分支,也是人类文明的标志性成就之一。1955—1995年,约1/3的诺贝尔物理学奖授予了粒子物理相关理论或实验研究。为分析其发展历程,按照时间顺序,将粒子物理的发展分为初步探索期、理论成熟期、实验验证期和继续完善期4个阶段。其中,初步探索期（1930—1951年）是粒子物理的起步与独立阶段;理论成熟期（1952—1967年）是粒子物理的理论体系构建阶段;实验验证期（1968—1985年）是粒子物理理论体系得到实验验证阶段;继续完善期（1986年至今）是粒子物理的接续发展阶段。现在人类比以往任何时期都更加接近于超越标准模型的新物理。     

左右对称模型中电子和电子中微子在LHC上的产生

左右对称模型是粒子物理标准模型的重要扩展模型之一,而WR-粒子是左右对称模型中所预言的重要特征粒子.计算了WR-粒子对在大型强子对撞机中epp ud e-n产生过程的贡献,并对其数值结果进行了分析和讨论.     

粒子物理标准模型引论第二版

粒子物理研究能量低于2TeV的体系,即轻子和夸克等基本粒子之间的弱、电磁和强相互作用。本书以简明、易懂的方式介绍了粒子物理的标准模型,对强相互作用的理论发展、物质-反物质不对称性以及中微子物理的进展进行了评述。自本书第一版出版的8年以来,粒子物理标准模型的最主要进展认为：     

西藏那曲一次对流云降水及云微物理数值模拟

利用中尺度数值模式(WRF)对2015年8月13日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程及云微物理特征进行了模拟.结果表明，WRF模式能够较好模拟本次对流云降水的落区、量级及其日变化等特征.本次对流云降水以冰相过程为主，冰晶粒子、雪粒子、霰粒子、云水粒子和雨水粒子由高到低依次分布，其中霰粒子含量最大.液态降水主要源于霰粒子的融化过程，暖雨过程中雨水和云水的微物理过程也对降水有一定影响.此外，位于高层的雪粒子通过冰晶的贝杰龙过程增长，之后通过碰冻过冷雨滴形成霰粒子胚胎，而霰粒子在上午依靠高层碰并雪和低层碰并过冷雨滴以及中层其本身淞附过程而增长，午后则通过中低层淞附过冷云水和碰并过冷雨滴过程增长.