理论物理合作交流的崭新平台:中国科学院卡弗里理论物理研究所

理论物理学是物理学各分支学科的理论基础,理论物理学研究自然界物质在不同层次的结构和运动的基本规律.理论物理学的每一次重大发现都导致新的技术革命,极大地推动了社会生产力的发展.     

吴健雄与β衰变(一)——β衰变对物理学基本规律的两次冲击

吴健雄教授是世界著名的原子核实验物理学家。她自第二次世界大战后从事β衰变实验研究工作以来,对弄清β衰变的基本规律和揭示弱作用的本质作出了卓越的贡献。1556年底,她和她的合作者在华盛顿国家标准局,以极化~(60)Co β衰变实验发现了弱作用中的宇称不守恒,从而证实了李政道教授和杨振宁教授的理论预言。李、杨因此共获了1957年度诺贝尔物理学奖。吴健雄教授于1958年荣获研究团体奖(Research Corporation Award)。1963年她和她的合作者在哥伦比亚大学又通过精确测量~(12)B和~(12)N β能谱形状,验证了费曼和盖尔曼提出的守恒矢量流理论,从而进一步揭示了弱作用的本质。在1964年第101届美国科学院年会上她又获得了康斯托克奖(Cyrus B.Comstock Award)。吴健雄教授曾经多次来华讲学。在她的讲演和一些论著中多次生动地介绍了β衰变及其对揭示弱作用本质的贡献。本文根据她的有关论著,介绍β衰变及她在其中所作出的重要贡献。全文共分两部分:第一部分介绍β衰变对物理学基本规律的两次冲击;第二部分介绍β衰变对揭示弱作用本质的贡献。     

物理学现况的一些辩证思考

物理学是探讨物质与运动基本规律的科学,其内容包括物质的结构、运动形式,以及它们的改变与转化.虽然这一定义点明了物理学的一些特征,但不免显得过于宽泛,没有将它和其他自然科学分支予以明确界定.     

四维空间的奥秘

物理学总是为数学家们提供问题。物理学家是实用主义者,他们的首要兴趣是在理论的物理意义而不在它们的严格证明上。这些有待完成的证明成为数学家们的好问题的一个传统来源。这也引起了小小的争执:一些心怀偏狭的数学家斥物理学家们粗枝大叶,同时,一些心怀偏狭的物理学家抱怨数学家们在无物理意义的琐细问题上吹毛求疵。其他的人认识到这两门学科虽有不同,却是相容的,客观的,可以互相学到不     

质量起源和自然性问题

粒子物理中粒子质量的起源是一个很重要的基本问题.在粒子物理的标准模型中,粒子通过电弱对称破缺机制得到质量.近年来希格斯粒子的发现对于检验以及人们更深入地理解电弱对称破缺机制起到了里程碑的作用,但是理论中仍旧有一些重要的问题亟待解决,其中最关键的是如何稳定电弱对称破缺的能标,即所谓的自然性问题.为了解决这一问题,需要引入新物理来屏蔽高能标物理对希格斯粒子的质量修正.其中有两大类新物理模型可以解决希格斯的自然性问题:第一类是超对称模型,这类模型是通过费米和玻色子之间的对称性来消除希格斯质量的二次发散;第二类是复合希格斯模型,这类模型是通过希格斯的束缚态的特性来降低希格斯对高能标物理的敏感度.在超对称模型中,每一个标准模型场都会有一个超对称伴随子,这使得整个理论非常复杂,而复合希格斯模型却可以非常简单地解决自然性问题.本文首先综述标准模型中的希格斯机制以讨论希格斯的自然性问题;然后一般性地讨论超对称模型及其唯象;最后主要集中讨论复合希格斯模型,基于复合希格斯粒子物理模型,对解决希格斯自然性问题的理论挑战、研究现状以及解决方案进行详细阐述.     

磁层物理学

磁层物理学是二十世纪六十年代初诞生的一门重要的新兴学科,是空间物理学中一个极为活跃的前沿分支.磁层物理学涉及物理学中一些尚未解决的基本问题,也涉及许多重大的应用问题,故深受世界各科学发达国家的重视.本文简要地介绍磁层物理学的概况.     

探讨统一理论的未来前景——大统一模型的魅力和它的困难

W粒子和Z粒子尽管已经被发现,但是统一理论方面尚未解决的问题,仍然堆积如山。大统一模型虽然解决了其中几个,但是有关凝聚机理的问题却越来越变得令人费解。这篇文章,将把统一理论基础上存在的困难提出来,并谈到质子的衰变和磁单极子的实验情况,以探讨统一理论和超高能物理学的未来前景。     

反常弱作用和ΔI=1/2规则

在基本粒子物理学中,存在着四种作用。弱作用和电磁作用的统一工作已有很大的进展,但是还存在着不能解释ΔI=1/2规则这个问题。本文提出了反常弱作用,试图解决这个问题。     

阿哈罗诺夫-卡谢效应

本世纪初相对论和量子力学的问世,引起了物理学的一场翻天覆地的大革命。从原则上讲,经典电磁理论是不受这场革命影响的唯一的一门物理理论。但它与量子力学也有一点小小的不一致,这就是所谓A、B之争,即磁势A和磁场B到底哪一个更为本质。这样就促使物理学家提出井用实验验证了阿哈罗诺夫-玻姆效应(AB效应)及其电磁对偶阿哈罗诺夫-卡谢效应(AC效应)。     

数学(上)

当前数学的研究涉及广泛的各种互相关联的思想,包括古老的和新兴的。例如,关于在代数几何中由多项式方程定义的曲线和曲面研究的成果,已经出现在物理学的孤立波和规范理论研究中。几世纪前提出的古老的数论问题有些已经解决了,而另一些则显得不可解;一切有限单纯群的分类已接近完成(完整的叙述篇幅将会很长);群表示理论,有助于对称的研究。这些发展以及许多其它的发展,证实了数学的生命力。     

太阳风等离子体的流体描述

二十多年来的太阳风研究,大大地丰富了人们对行星际介质性质及其过程的认识,不仅有利于改善各种地球物理骚扰现象的预报,而且也促进了无碰撞等离子体物理学的发展。但是,太阳风理论本身仍有一些基本问题需要解决,其中之一是流体描述的适用性问题。至今大多数太阳风理论工作,是以磁流体力学方程为出发方程的。然而,地球轨道附近的     

量子纠缠与时空结构

众所周知，自然界中存在着四种基本相互作用，分别为强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。然而，前三者可以在量子力学的框架下自洽，只有特殊的引力相互作用尚未与其他相互作用统一。因此，追求引力的量子化是现代物理学最迫切和首要的目标。物理学家们发现，可以利用量子场论的方法来研究引力理论。在这过程中，我们发现量子纠缠、几何以及时空定域性之间的关系，这似乎暗示了通往量子引力的研究方向。通过量子纠缠，我们希望进一步探索量子引力领域，为引力的量子化找到一个突破口，从而发现时空的本质。文章简要回顾量子纠缠熵的历史发展，并讨论纠缠熵与几何之间的关系。     

渗流理论、方法、进展及存在问题

渗流理论是从随机扩散现象(如流体粒子通过孔隙介质逐步扩散并形成随机路径的过程)中抽象出的一种广泛的数学模型,主要研究无序体系随机几何结构形成过程中的演化规律、行为特征及各种临界现象。渗流理论涉及概率统计、图论、统计物理、随机过程、拓扑、几何、代数、动力系统分析等众多领域,是数学的一个重要分支。渗流理论不仅具有重要的理论意义,而且应用背景广阔。过去的50年中,渗流理论因表述简单、内涵丰富,获得了广泛应用,为化学、生态学、物理学、材料科学、传染病学、复杂网络等领域中的问题带来了新视角,提供了新的理论方法。目前渗流研究处于发展的关键时期,渗流中相变临界条件的确定、渗流团簇的复杂结构及其在临界点附近几何特征的理解是渗流研究的核心问题。文章介绍渗流理论研究的主要问题、方法和结果,简要回顾渗流理论发展的标志性成果,最后提出一些值得思考和研究的问题。     

基本粒子物理学的最新研究工作(联合原子核研究所的工作)

许多国家的几百位学者对基本粒子物理学问题进行着研究。现在,由于他们的工作结果,对于过去是神妙不可测的这一物理学领域,已经获得了许多很有意义的知识。他们发现了许多“族”的基本粒子,但是还有更多的诱人的问题有待解决。     

医生职业者在物理学上作出的贡献

物理学是医科大学预科生的必修课。虽然这门课只开设一年,但却花去了学生们大部分的时间。一些介绍物理学的书籍为了吸引学生,专门写了物理学在医学上的应用。另一种提高学生兴趣的方法则是着重介绍历史上医学职业者在物理学的探索和发现中所做出的杰出贡献。预科生们常常会感到物理学是最难学的。并且与他们自己的专业关系不大。向他们介绍医生在物理学发展的各个时期所做的贡献,确实能够激励学生的学习热情和阐明医学和物理学之间的关系,并同时揭示     

不稳定星研究在天体演化学上的意义——苏联科学院第四次天体演化学讨论会介绍

一天体演化学的研究近年来在苏联获得了重大的发展。天体演化问题愈来愈引起人们的注意。一些科学部门的工作者也希望天体演化学的各种问题能早日得到解决。为要解决地质学、地球化学、生物学、物理学和天文学中的许多问题,如果缺乏关于地球和太阳以及它们的组成元素的起源的确切观念,就会遇到无法克服的困难。苏联科学院对于天体演化学的研究十分重视,由1951年开始,每年都举行一次天体演化学讨论会,而且在物理学数学部下面成立一个天体演化学委员     

物理学(上)

从原子核核心深处的夸克到宇宙最远处的巨星的崩溃,从爱因斯坦梦想的自然力统一理论的部分实现到在技术、医学和整个现代社会的实际应用,物理学对人类认识宇宙和提高生活质量继续起着深刻的影响。作者认为,就新发现、新见解以及提出的新问题而论,物理学在过去几年里是在物理学历史中卓有成效的几年,并选择了这门基础科学中一些最重要的新发展扼要地加以阐述。     

玻尔原子模型的建立

发现发明史话人类对于原子结构的研究开始得很早,但是科学地提出这一问题,还是上一世纪末的事情.最初是电子的发现,这种亚原子层次上的粒子的发现,为研究原子的组成部分提供了可能性.在这个基础上,各种关于原子结构的设想、理论,相继提出,各种有关的实验,相继完成.经过十年的研究和试探,第一个成功的原子结构理论由丹麦科学家尼尔斯·玻尔完成.他的工作,除了囊括了当时所有实验事实,融合了当     

漂移理论解释F_2层异常的可能性

电离层状态与无线电通讯密切相关,因此,电离层物理学就成为近代地球物理学发展极为迅速的学科之一。然而值得注意的是,直到目前为丘,电离层物理学工作者尚无法解释电离层主要区域(F_2层)的运动特性。1931年,Chapman提出了电离层形成理论。这个理论基本上可以解释E层和F_1层的主要性质,但与F_2层却有较大的偏离,这就是所谓“F_2层异常”。为了揭示这一电离层空间物理过程的实质,许多工作者作了很多努力,提出了各种假说和理论,其中的绝     

揭秘强子对撞机

强子对撞实验目的何在 粒子物理学的"标准模型"是一整套理论,它对强作用力、弱作用力、电磁力这三种基本力量和组成所有物质的基本粒子进行了描述.迄今,对这三种力的试验结果几乎都符合"标准模型"的预测,但这一理论的重要缺陷,是它无法解释物质质量的来源.