科学触角

<正>发现外尔费米子2015年7月,中国科学院物理所和美国普林斯顿大学的两个研究团队分别宣布发现了一种新奇的粒子——外尔费米子。量子力学中,粒子被分为玻色子和费米子两种。传递力的几种基本粒子,例如光子、胶子,包括2012年发现的希格斯粒子,就属于玻色子;组成物质的基本粒子如夸克、电子等,以及复合粒子如质子、中子等,则是费米子。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)提出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对具有相反手性的新粒子,     

我国科学家发现打破常规分类的新型费米子

近日英国《自然》杂志发表一项拓扑物态研究领域的重大突破,中国科学院物理研究所的研究团队发现三重简并费米子,这是首次发现的打破常规分类的新型费米子,为固体材料中电子拓扑物态研究开辟了全新的方向. 组成宇宙的基本粒子可分为玻色子和费米子.费米子是构成物质的原材料,而玻色子传递作用力.现有的理论认为,宇宙中或存在三种类型的费米子:狄拉克费米子、外尔费米子和马约拉纳费米子.科学家们也一直在尝试寻找传统理论中所没有的新型费米子.     

超对称性

一引言基本粒子的对称性理论包括时空对称性和内部对称性两方面.虽然对这两方面都有过很多研究工作,但以前关于对称性问题的讨论有一定局限性,使人们还可能没有揭露出基本粒子的某些基本对称性质。例如,以前所研究的对称性都是玻色子和玻色子之间的对称性,或费米子和费米子之间的对称性,而没有讨论费米子与玻色子之间可能存在的对称性。另一个问题是人们还没有成功地把内部对称性与时空对称性非平凡地结合起来,组成更大的对称群。这两个问题是互相有联系的。实验事实指出在玻色子与费米子之间可能存在着某种对称性。先看强子方面.我们知道介子的质量谱和重子的质量谱大体上是相似的,介子的作用强度与重子的作用强度也是一致的。当用层子模型来描述强子相互作用时,(?) BM 顶角图(B代表重子,M 代表介子)和MMM 顶角图的差别仅在于“旁观”层子不同,而顶角中起作用的部分是一致的,因此,(?) BM 顶角和MMM 顶角具有明显的对称性。此外如电荷半径、形式因子等性质对于介子和重子也是相似的。因此,系统地探讨玻     

NO.4:实验发现三重简并费米子

正组成宇宙的基本粒子可分为玻色子和费米子。现有的理论认为宇宙中只可能存在三种类型的费米子,即狄拉克费米子、外尔费米子和马约拉纳费米子,其中狄拉克费米子具有四重简并,外尔费米子和马约拉纳费米子具有两重简并,而三重简并的费米子在宇宙中是不存在的。这三种类型的费米子也能够以准粒子的形式存在于固体材料中,其中狄拉克费米子和外     

对称性关系导出阿贝尔规范理论中的完全费米子-玻色子顶角函数

应用Dyson-Schwinger方程研究夸克禁闭、动力学手征对称性破缺等非微扰问题,必须要知道非微扰的顶角函数.提供了基于对称性关系来确定四维阿贝尔规范理论中的完全费米子-玻色子顶角函数的途径：用一组纵向和横向的费米子-玻色子（矢量）和轴矢量顶角的Ward-Takahashi关系导出完全的费米子-玻色子顶角函数,推导在动量空间和无费米子质量情况完成.这样导出的费米子-玻色子顶角函数应是微扰和非微扰都成立的.证明了该费米子-玻色子顶角在单圈阶确实是成立的,并简要讨论了该顶角的非微扰形式。     

奇质量核集体态的一种微观研究方案

推广一种相互作用玻色子模型的微观方案研究相互作用玻色子费米子模型(IBFM)的微观基础。结合广义的 Dyson 展开理论与修正的 Jancovici-Schiff代换,我们把玻色子费米子描述处理为价核子描述的中间性步骤,IBFM 取为确定集体态子空间的近似。用此方案研究了~(157)Gd 和~(159)Gd 的能谱,计算结果与实验资料定性符合较好。     

基本粒子的神秘“味道”

1897年,英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙（Joseph John Thomson）在阴极射线实验中发现了电子,这是人类探测到的第一个现代意义上的基本粒子。之后历时100余年,科学家们费尽周折,终于勾勒出比较完整的组成物质世界以及传递相互作用力的基本粒子族谱,它包含6个夸克、6个轻子、传递电磁力的光子、传递强核力的胶子、传递弱核力的带电和中性玻色子以及与基本粒子质量起源有关的希格斯（Higgs）玻色子。     

超引力的理论基础和背景

 量子基本原理预言存在两类基本粒子：费米子和玻色子，但超对称又把它们联系起来并可相互转换。超对称的创新首次把每个粒子的内禀对称性和它们所在时空的对称性结合起来，因此局域的超对称理论必然包含爱因斯坦引力，称之为超引力。超引力预言自旋3/2基本粒子，是该粒子和引力自洽耦合的最简单理论。同时作为超弦的低能有效理论，超引力是超弦研究不可分割的部分。     

SP(6)模型在复合粒子表象理论中的近似表示

运用复合粒子表象理论给出了费米子动力学对称SP(6)模型在s.d玻色子空间中的近似表示,并与精确的Dyson玻色子映像结果作一比较。     

超对称谐振子

对称性是指系统的物理量在某一对称变换下具有不变性。因此,对称性与守恒量有着密切联系。物理学中的对称性,事实上意味着某种不可观测量。如果人们原来认为是不可观测的量,后来被实践证明可以观测了,则相应的对称性也就破坏了。根据粒子的统计性质,可分为玻色子和费米子两大类。如果玻色子和费米子之间存在对称性,粒子物理世界将是怎样一个图象呢?因此,物理学家大胆地引入了超对称性。在超对称条件下,具有不同内部自旋的粒子(标量介子、矢量介子、自旋1/2费米子等)结合到一个多重态中去。即可用超对称变换(超规范变换)将费米子与玻色子互相交换。这样,在超对称物理中,费米子和玻色子互为超对称伙伴。作者仿照Bose谐振子的形式:H_B=(ω_B/2){α~+,α},并考虑到费米子具有不同的统计规律,构造了Feremi谐子:H_F=(ω_F/2){b~+,b).利用超对称性,进一步构造了超对称谐振子的哈顿量:H=H_B+H_F.为了讨论方便,令ω_B=ω_F=ω,则:H=ω(α~+α+b~+b)。通过对比,找到了超对称谐振子的湮灭、产生算符的具体形式:其中是归化系数。     

微腔对玻色子-费米子混合体系隧穿动力学的影响

从光学微腔与双阱中玻色子—费米子混合凝聚体耦合体系的薛定谔方程出发,推导出了粒子数算符以及光子数算符随时间演化的表达式,构造出系统有效的经典哈密顿量,利用数值方法和图示法研究了系统的动力学行为.通过相图发现玻色子和费米子的相互作用以及费米子之间的相互作用能够影响相对粒子数差随时间的变化;光学微腔能使系统稳定点增多,运动模式增加,混沌加剧.     

由规范理论谈基本粒子的分类

本文从规范理论的角度将基本粒子分成基本费米子、规范粒子、Higgs粒子和超对称粒子四类,并说明了它们各自的作用.同时分析了通常几种分类方法存在的问题.     

编内费米子反物质和"编外"玻色子反物质对称性的讨论

对夸克、轻子等费米子和“编外”具有反夸克性质,反轻子性质的玻色子间的对称性作了讨论;讨论了反夸克,反轻子与“编外”玻色子中反夸克,反轻子间的对称规律,并对编内反重子及“编外”玻色子构成的反重子的不同性质进行了比较,分析了它们之间规律性的异同。     

非平坦时空中相对论性的玻色子和费米子

在背景度规ds2=u2(x)(-dt2 dx2) dy2 dz2下,本文研究相对论性的玻色子和费米子,得出了相应于Klein-Gordon方程和Dirac方程的连续性方程.当u(x)是奇函数时,体系的哈密顿算符H具有空间反演不变性,宇称守恒.对于特殊情况u(x)=ex,计算出了玻色子和费米子的本征波函数.     

物质的对称性、超对称性与大质量标度

研究了CP破坏、超对称性粒子与宇宙早期的关系,提出自然界的反粒子有2类：三代夸克,轻子及Ｗ±１,Ｚ０,γ的反粒子;与上述粒子具有超对称性的信使伴子.每个费米子有一个玻色子超对称性“信使伴子”,每个玻色子也有一个费米子超对称性“信使伴子”,且这些超对称性“信使伴子”都有很大的质标,并向10¹⁵　GeV延伸,填补了大爆炸后ｍＴ＝１．７５×１０²～１０^１４　ＧｅＶ（或1015　GeV）的空缺,对暗物质的研究也将起到重要作用.     

电子在磁埸中运动的对称性

本文在普遍讨论电子在磁场中运动对称性的基础上,较详细地讨论电子在二维磁场中运动的对称性,采用把一个算符分解为具有玻色子、费米子性质的产生算符和消灭算符组合的方法,同时计算出相对论和非相对论情况下电子在二维均匀磁场中的能量。此外,对具有确定宇称的三维磁场中运动电子的对称性也作了讨论。     

玻色子算符及费米子算符关系式

从玻色子及费米子产生和消灭算符的基本对易关系出发,可以推导出它们满足的一些关系式。这些关系对简化某些运算是很有帮助的。     

无质量Thirring模型的能谱和临界耦合常数

众所周知,弱电相互作用的统一理论已取得极大的成功,但理论还存在着唯象的一面.首先值得提问的是:理论中导致自发对称性破缺的Higgs场的物理实质究竟是什么?一种看法认为Higgs场乃是背景场的唯象描述,它起因于更基本的相互作用.近年来有不少人致力于这方面的研究,探索了玻色子场与费米子场的内在联系. 由于(1 1)维的场论模型具有简单性和可解性的特点,本文将从(1 1)维的场论模型着手探讨玻色子场和费米子场的内在联系.我们具体地讨论了无质量流-流自耦合型的Thirring模型.§1讨论了(1 1)维旋量场论中的连续对称性与标量场论中的平     

粒子物理中的超对称、超统一和高维复空间

 在提出超对称变换的某些新表述的基础上,引入了超多重态.由此导出玻色子和费米子的一些形式上统一的公式.这样,一方面两类粒子分别相应于实、虚数,这就联系于相对论;另一方面,超对称的统一形式又联系于统一的统计性和泡利原理的可能破坏.因此,粒子物理的一种新的发展方向可能是高维复空间.     

宇观天体、微观粒子质量谱*

据核子、暗物质粒子(中微子归入暗物质)退耦为近相对论状态的两类自由流阻尼标度理论及微观粒子遵守的自然性法则,计算了从现时宇宙到Planck粒子的天体、核子、轻子、光子等费米型粒子和它们的超对称玻色型粒子、磁单极子的质量和半径,与现有的实验数据较好相符.由Dirac的量子化条件及单元磁荷、单元电荷规范式也能给出磁单极半径.首次否定了所谓"大沙漠"区存在,它分布着三代费米子的超对称伴子(玻色子),阐明宇观天体、微观粒子的内在联系.