产生γ射线脈冲星的一种可能的新机制

1983年实验发现了中间玻色子z~0,其质量m～94Gev,寿命τ≤10~(-20)秒。最近欧洲核子研究中心意外发现z~0的反常衰变比重很大,规范场理论预言只有5/1000,而实验发现占1/3～1/4,约大数十倍之多。特别是z~0能衰变为重电子U~±,它的质量m_U～50Gev,目前知道z~0至少有这样四个哀变道:(1)z~0→e~+e~-;(2)z~0→e~+e~-γ;(3)z~0→e~+U~-;(4)     

北京谱仪发现一个新粒子

2003年7月30日,中国科学院高能物理研究所宣布:北京谱仪合作组通过分析5800万J/ψ粒子衰变的事例数据,在粲粒子辐射衰变到正反质子的过程中发现了一种新粒子.即J/ψ粒子先衰变成光子和这个共振态,此共振态再衰变到质子反质子对.它的质量约为1.859 GeV,略小于质子与反质子的质量之和;自旋为0;它的质量的宽度小于30 MeV.这项研究成果的论文已在《物理学评论快报》(2003年7月)上发表.欧洲核子研究中心著名的理论物理学家埃利斯(J.Ellis)在一篇论国际最新进展的文章中评价说:“这一发现和世界上其他新的实验结果是令人惊异的,对发展强相互作用理论有着重要意义”.     

关于新粒子分类的讨论

为了进一步探索新粒子的强作用,必须首先讨论它们的分类。本文仅限于讨论Su_3~(1)(?)Su_3~(2)模型和Su_3(?)Su_4模型,分类所依据的实验事实是: (1) 质量谱m_j=3.095 Gev,m(2.8)=2.800 Gev m_φ=3.684 Gev,m(3.4)=3.4100 Gev m_(φ′)=4.100 Gev,m(3.5)=3.5300 Gev m_(φ″)=4.400 Gev, (2) e~ e~-电磁衰变, Γ(J→e~ e~-)=4.8±0.6 kev Γ(φ→e~ e~-)=2.4 kev Γ(J→e~ e~-)∶Γ(φ→e~ e~-)=2∶1 其余衰变过程留待下一步讨论。(3) 新粒子3095、3684是自旋为1,宇称为一,G宇称为一,同位旋为零的粒子。     

新粒子

一九七四年十一月,有两个高能物理实验组宣布发现了一个质量约为3.1Gev,寿命约为10~(-20)秒的粒子。我们知道,以前已发现的质量为2—3Gev 的粒子,寿命一般为10~(-23)—10~(-24)秒。可是,这个粒子,质量虽然大到3.1Gev,寿命却仍相当长。因此,这个发现成了高能物理中的一件重要的事。其实,事情可以追溯到一九七○年。当时,在BNL 的一个实验组,在研究[P+Be→(μ~+μ~-)+任何粒子]时,发现(μ~+μ~-)对的不变质量分布在3—4Gev 区域有一个“肩”。但由于实验分辨率差,没有能够看出它是一个共振。以后,到一九七四年春天,丁肇中组开始在BNL 探测反应[P+Be→(e~+e~-)+任何粒子],由于此反应截面小,所以实验相当难。他们化了很多力量使仪器的能量分辨率比七○年的实验好得多,结果到七四年八月,已经清楚地看到,(e~+e~-)对的不变质量分布在3.1Gev 处有一个峰,宽度与仪器的分辨率一致,而且没有连续分布的背景。以后几个月,他们又进一步做各种试验,到十月底,已完全肯定了八月的结果,他们在十一月宣布了这个结果,并把这个粒子称之为J。     

中国的高能物理实验基地

1988年10月16日北京正负电子对撞机对撞成功及其后不久北京谱仪投入正常工作,标志着中国有了自己的高能物理实验基地。目前北京谱仪已收集到900万J/φ粒子事例,对J/φ粒子衰变性质的研究方面获得了一些有趣的结果;完成了τ轻子质量的精确测定,得到了国际高能物理界的关注和赞赏,标志着中国已在世界高能物理领域占有一席之地。     

J/ψ衰变到(n)Ks0Λ和 (p)Ks0∑+的模拟研究

采用北京谱仪BESⅢ离线模拟软件系统BOSS6.5.1版本对重子衰变道J/ψ→ (n)Ks0Λ,J/ψ→ (p)Ks0∑+衰变过程进行了蒙特卡罗模拟研究,得到相应的探测效率及本底比率.数值研究结果表明:BESⅢ上的事例选择效率比BESⅡ提高了两倍多,并且所有的本底事例数对信号影响基本可以忽略,根据J/ψ事例数、探测效率和衰变分支比计算出在BESⅢ上可以分别得到6 200±1 037和2 794±770好事例.该结果对BESⅢ上J/ψ总数的取数计划和实验数据分析具有重要的意义.     

BESⅢ测量(日)(1530)-→γ(日)-的蒙特卡洛研究

基于BESⅢ合作组的离线软件框架BOSS,利用该合作组产生的1 225 M单举J/Ψ事例,研究在BESⅢ探测器上实现测量到超子辐射稀有衰变过程Ξ(1 530)-→γΞ-的分支比的可能性.以无信号事例的单举J/Ψ事例样本为背景样本,以纯信号蒙特卡罗事例为信号样本,控制信号事例,在分别假设观测到Ξ(1 530)-→γΞ-衰变过程信号显著水平为3σ和5σ的情况下,得到该衰变过程对应的分支比.     

η'衰变到γπ~+π~-的蒙特卡罗产生子研究

在高能物理实验数据分析中,事例选择效率是排除探测器和数据分析因素,从而获得物理测量量的必要输入参量.蒙特卡罗(MC)模拟是获得事例选择效率的唯一方法.结合实验数据与现有的理论模型,研究考虑了盒子反常效应的η'衰变到γπ+π-蒙特卡罗产生子的方法,获得的结果能够较好地与实验数据符合.     

J/ψ衰变到■K_S~0Λ和K_S~0Σ~+的模拟研究

采用北京谱仪BESIII离线模拟软件系统BOSS6.5.1版本对重子衰变道J/ψ→■K0SΛ,J/ψ→KS0Σ+衰变过程进行了蒙特卡罗模拟研究,得到相应的探测效率及本底比率。数值研究结果表明:BESIII上的事例选择效率比BESII提高了两倍多,并且所有的本底事例数对信号影响基本可以忽略,根据J/ψ事例数、探测效率和衰变分支比计算出在BESIII上可以分别得到6 200±1 037和2 794±770好事例。该结果对BESIII上J/ψ总数的取数计划和实验数据分析具有重要的意义。     

宇宙线高能γ族中强子的特性

本文给出了宇宙线高能γ族中强子成份的特征。事例的选择标准为:族的总观测能量为∑(E, E_h~(r))≥30Tev,族中的γ线数N_r≥4,强子数N_h≥1,族中成员的最小能量为E_(min)=2Tev;给出了族中γ线和强子成份的平均特征,相互关联,以及积分能谱,并与同类工作的实验结果进行了比较。     

北京谱仪的最近成果

介绍了北京谱仪最近的实验成果, 包括J/ψ衰变的强子谱发现、确认了一系列新共振态σ, κ, X(1835), ωj 在J/ψ→ωj 中的阈值增强, 在J/ψ→K⁺K^-π⁰中发现宽共振峰; ψ(2S)和χ^CJ的衰变研究; ψ (3770)的非DD衰变的结果. 也报道了正负电子对撞机重大改造项目BEPCII/BESIII的进展情况.     

超高能γ-线、高能μ子及Centauros事例

最近实验发现来自宇宙的超高能(E_γ>10~(15)eV)γ-线有两方面特别重要:(1)已与十多个高能天体相对应。(2)探测质子衰变的两组地下实验均探测到来自CygX-3方向的高能μ子。本文认为:超高能γ-光子波长λ～10~(-19)—10~(-20)cm,可透入核子深层内击出仅参与弱作用的中间玻子W~(±)和Z~0:(1)若为W~ -W~-对,它在大气中产生电磁级联,次级粒子全为轻子,能自然而合理地解释高山乳胶室观测到的Centauros事例。(2)若为Z~0,它仅参与弱作用的中性粒子,衰变前与物质不发生作用,Z~0→μ~ μ~-,这样较好解释了探测来自CygX-3的地下高能μ子事例。     

B→(K+,K0)η(′)衰变与新物理企鹅图贡献

1999年 8月 ,美国 CELO实验组在对 1 .9× 1 0 7个 B介子衰变事例进行分析的基础上 ,给出了对 4个B→ Kη(′) 衰变道衰变分枝比的新实验测量结果 :B( B → K η′) =( 80 10-9± 7)× 1 0 -6B( B0→ K0η′) =( 88 18-16± 9)× 1 0 -6( 1 )B( B→ K η) <6.9× 1 0 -6B( B0→ K0η) <9.3× 1 0 -6( 2 )在所考虑的参数空间范围内 ,对 B → K η和 B0 → K0 η衰变道 ,采用次领头阶对数近似 ( N LO)有效哈密顿和因子化方法的标准理论预言值分别为 ( 3- 6)× 1 0 -6和 ( 2 - 5)× 1 0 -6,与 ( 2 )式所示 CLEO实验上限值符…     

B_((S))→J/ΨP(V)衰变分支比

在因子化框架下研究了B(S)→J/ΨP(V)(P(V)表示赝标量(矢量)介子)的衰变分支比.发现衰变分支比与威尔森系数、Cabibbo-Kobayashi-Maskawa(CKM)矩阵和有效参数有关,在选取的有效参数范围内,本文的结果包含了实验结果.     

J粒子与层子对的复合模型

最近实验发现两种质量大、衰变宽度窄的新粒子。许多理论物理工作者认为这是具有新量子数的两个层子组成的矢量介子。本文认为它们是两个层子对组成的共振态,其中一对是普通的层子,另一对是具有新量子数的层子对。因而可以将两种新粒子统一起来,并可以解释不久前发现的e~ e~-→h(即电子对湮灭产生强子)实验中出现的“平台”现象。     

斯坦福直线对撞机

1989年4月11日,星期二,清晨。当太阳开始染红环绕斯坦福直线加速器中心(SLAC)的草山上的过冬草时,我的值夜班的同事们开始回家了。几分钟之前,当时我们中的任何人都不知道,有一个大能流脉冲突然冲进了有三层楼高的、重达1800吨的铁制庞然大物,即马克-2探测器的外壳。这个事例仅发生在一个极短的瞬间。随后,加州理工学院的博士后巴雷特·米利肯(BarrettMilliken)发现了某些不寻常的东西,它们不同于由前一天储存进计算机中的数据所研究得到的东西。两个旋转的粒子喷注从中心喷出,且撞击到探测器,存积下650亿电子伏的能量。米利肯意识到,这个短暂的脉冲表现出明确的、被称为Z°粒子的特性。Z°粒子能传递弱核力,它是自然界中的基本力之一。中午时分,这个消息传遍了世界:在SLAC实验室,我们终于达到了已使我们困惑了     

层子模型的Ⅴ→Ⅴ′+P强作用顶点和J╱Ψ粒子的辐射衰变机制

本文提出了一种可能的J/ψ(3100)→O~-+γ的辐射衰变机制,认为这个过程是经由一次虚的1~-→1~-+O~-强衰变伴随一次虚的1~-→γ电磁衰变完成的。根据相应于这一衰变机制的结构Feynman图,导出了1~-→O~-+γ的几率公式,据此求得的J/ψ→X(2830)+γ的理论宽度为25.9ev,与实验值(8.3±3.5)ev接近。得到的强衰变顶点与Zweig规则一致。在这一机制下,层子的反常磁矩对~-1→O~-+γ的衰变振幅没有贡献。     

两个角度描述的η-η′混合的研究

根据PDG-2004给出的J/ψ→VP各衰变道的分支比的世界平均值,利用对能量有依赖的η-η′混合角方案,对赝标量介子混合重新作了分析,由此得到η和η′的混合角θη=(-9.0±4.9)°,ηθ′=(-20.8±3.0)°.对J/ψ衰变中DOZI的贡献和SU(3)破坏也作了讨论和分析.     

斯坦福直线对撞机彩色插图说明

图1 斯坦福直线对撞机:在2英里长的直线加速器中加速电子(红色)和正电子(蓝色),它们在总能量约为1000亿电子伏时对撞,电子枪阴极接连发出两个电子团(1)。电子团加速到10亿电子伏,且在衰减环中被压缩(2)。经压缩后的电子团注入直线加速器,并在那里伴随一个经压缩的正电子团(3)。领头的电子团和正电子团被加速到末端,经偏转后进入两个大弧环内(4)——电子向左偏,正电子向右偏。磁场控制束流并将束径聚到几个微米(5)。束流在马克-2探测器内对撞(6)。同时,尾部的电子团从直线加速器中偏出,打靶产生正电子簇射(7)。正电子团返回到直线加速器始端(8)。经压缩后再注入直线加速器作为下一个运行周期所需的正电子团(9)。右下图表示:SLC见到的第一个Z°粒子直接衰变成一个夸克和一个反夸克,即产生两个强子喷注。图2 由Z°媒质参与的六个弱相互作用的费曼图。用一根轴表示距离,另一根轴表示时间。理论预言:若左列图     

Topcolor帮助的Technicolor模型与CDF实验结果的比较

Top夸克的质量为 mt=1 74.3± 3.2± 4.0 Ge V,它是目前发现的最重的基本粒子 ,其主要衰变道为 t→ W b,其中 W 玻色子可继续衰变为夸克反夸克对或轻子中微子 .最近的 CDF实验表明 ,top夸克衰变到轻子和中微子的分支比为 :Bexp(t→ e veb μ vμb) =0 .1 88± 0 .0 4 8,这一实验结果与标准模型的预言 0 .2 2是相符的 (以下用 Br代表 B(t→ e veb μ vμb) ) .Technicolor(TC)理论中不含基本的标量场 ,属于电弱动力学破缺理论 .Topcolor帮助的 Technicolor模型 (TC2 )是人们较为关注的一种 TC模型 .TC2模型中 top夸克的质量主要来…