中子星强磁场形成的一种可能机制

中子星内部有很强的磁场,表面场强可达10~(12)Gs。这样强的磁场是物质处于什么状态形成的?最近不少作者提出超密态物质当密度充分高时会转变为由渐近自由的夸克构成的夸克相。现在我们建议:超密态物质的强子相与夸克相之间,还可能存在由非色单态夸克集团构成的夸克集团相。而中子星的核心部分可能处于夸克集团相。     

在J/ψ辐射衰变过程中1~(-+)胶子球的产生

量子色动力学(QCD)预期有胶子球存在,但如何将胶子球从由一对正反夸克构成的介子中区分出来,是一个很重要的问题.至今还没有发现由正反夸克构成的奇特(exotic)态,若     

基本粒子的分类

[译者注]1.q 表示夸克,(?)表示反夸克。根据量子色动力学(QCD)的理论,重子由三个夸克组成,介子由夸克和反夸克组成.2.有证据表明,至少有五种类型(“味”)的夸克,即 u(上)夸克,d(下)夸克、s(奇)夸克、c(粲)夸克和 b(底或美)夸克。旁边划有问号的 t(顶)夸克,是六夸克模型理论提出的尚需在更高能量领域内搜寻的夸克。     

组分夸克模型下产生夸克-反夸克对的传递位

从强子的夸克模型及其描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子的结果。当两核子重迭时,主要作用是单胶子交换。由于色禁闭,单胶子交换主要贡献于核力的短程部分。但交换色单态的夸克-反夸克对不受色禁闭的影响,将贡献于核力的中、长程部分。然而至今要用QCD理论完全自洽地求解这种问题仍是无能为力。人们通常借助于唯象模型即袋模型和势模型。在文献[1]中我们已用MIT袋模型及禁闭系统下     

夸克模型

按照这种模型,夸克是按所谓“味”和“色”来分类的。现在公认有四种“味”的夸克,即up-quark(上夸克),down-quark(下夸克),strange quark(奇异夸克),charm quark(粲夸克或魅夸克),分别以第一个字母来表示:u,d,s,c。每种“味”的夸克各有三种“色”:红(R)、兰(B)、绿(G),分别以下角     

夸克是构成物质的最小粒子吗？

夸克是构成物质的最小粒子吗？美国科学家认为，夸克有可能是由比其更小的物质构成的，如果这一说法正确．粒子物理学中的经典模型将会受到挑战。根据粒子物理学中的经典模型，亚原子粒子是由夸克组合成的，例如，一个质子就包含两个“上”夸克和一个“下”夸克。直到今天...     

高能散射强相互作用唯象学研究进展

高能散射是研究物质基本结构及其相互作用规律的基本实验手段,探索新物理必然涉及的强相互作用唯象分析和精确计算尤为重要.本文围绕强子产生介绍高能散射强相互作用的最新唯象学研究进展,主要包括量子色动力学微扰计算概述、强相互作用软硬界面的预禁闭结构(色连接、重子数涨落等)、色单态预禁闭集团的强子化物理图像及重要的强子化模型(弦碎裂模型、集团碎裂模型、夸克组合模型等)、强子产生涉及的相关强子结构和强子波函数的研究与应用等.     

核子的结构

我们已知构成原子核的核子具有有限大小。近年来,随着夸克物理的发展并通过高能电子对核子的深部非弹性散射表明核子具有结构。现在我们可以认为核子是由介子云环绕的“口袋”中三个带色的夸克所构成,即可以将核子分成两区:在内核心区,幽禁在“口袋”中的夸克近似无质量并自由地运动(其间只有弱作用);在较大的外围区,系由π介子和其他介子所形成的介子云。     

NN中程吸引力的含隐色态组份的夸克模型研究

近十年来,人们作了许多努力试图从夸克模型(QM)说明NN相互作用。文献[2,7]用单胶子交换势解释NN相互作用的短程排斥,得到了一些结果。但是单胶子交换势能否给出NN相互作用的中程吸引却是一个正在探索而尚无定论的问题。有些人在单胶子交换势的基础上试图通过改进夸克模型来获得核力的中程吸引,Maltman和Isgur的工作是沿这个方向探索的代表。他们通过扩大夸克模型的基空间,考虑色、自旋和轨道激发,利用变分原理得到了包括短程排斥和中程吸引在内的等效NN相互作用势,并且指出大部份中程吸引是由带色的核子集团的P-波激发所产生的。     

K~+P、K~-P、ΩP的弹性散射

我们前面的工作,提出了一种处理强子弹性散射的方法,文献[1]中讨论的粒子是由单成分的组分构成,文献[2]中讨论的复合粒子是由多成分的组分构成,这是一套简洁而有效的方法,而且能够得出解析的结果,从而发展了Glauber散射理论。但是在文献[1,2]中,我们讨论的强子与质子的弹性碰撞,只计算了PP、(?)P和πP,按照夸克模型P(uud),即质子由二个u夸克和一个d夸克构成(夸克指组分夸克,下同),(?),π(q),其中u是u夸克,     

五夸克态的实验发现

2015年,大型强子对撞机上的LHCb实验在■衰变末态中,发现J/ψ和p不变质量谱中存在明显的增强结构.通过达里兹图分析,首次在实验上确认存在由5个夸克组成的粒子.全振幅分析表明,至少需要两个五夸克态才能很好地描述数据,这两个五夸克态被命名为Pc(4450)和Pc(4380). 2019年,利用9 fb–1积分亮度的数据,并采用重新优化了的选择条件, LHCb实验再次研究■衰变末态的J/ψ和p不变质量谱,发现了一个新的五夸克态Pc(4312),同时观测到之前发现的Pc(4450)是两个质量相邻窄共振态P_c(4440)和P_c(4457)的叠加.发现包含粲夸克偶素的五夸克粒子是对传统强子组成的重要突破,其内部结构有很多种可能性,如紧束缚的五夸克态、重子-介子分子态等或者它们的叠加态.作为国际高能物理学界的前沿方向,对五夸克粒子结构的研究为探索强相互作用非微扰性质打开了一扇新的窗口.     

自由夸克理论的弱化

英国卢瑟福实验室已取得大量证据来反对自由夸克存在的理论. 自从第一次提出夸克作为物质的基本构成物以来,物理学家一直在寻找单夸克的证据,但均告无效.理论上认为夸克以三个一组束缚在一起或成夸克-反夸克对存在于质子、中子或π介子等亚原子粒子中.夸克具有电荷,为电子电荷e的分数.这使单夸克容易探测.但大多数寻找这种分数电荷的实验均未成功.一个显著的例外是斯坦福大学W.Fairbank组的实验.他们声称已测到一些微小的磁悬浮的超导铌球上的分数电荷1/3e.但其他组的测量并未观测到在铌或其他金属上有类似的效应.因此推测Fairbank组的结果可能是铌球拾取了钨底板(制备时用)的分数电荷所致. 卢瑟福实验室利用他们的磁悬浮装置和各种样品(包括铌球)作了350次试验,均未观测到任何     

核子-介子耦合顶点的结构与核力中的介子交换过程

从六十年代发展起来的介子交换理论较好地对核力作了解释。强子的夸克模型的成功及量子色动力学(QCD)理论的发展,使人们希望有可能对核力的本质作更清楚的阐述。从夸克模型和描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子(gluon)的剩余相互作用的自然表现。当两个核子靠得很近互相明显重迭时,组成一个核子的     

奇特的强子X(3872)及其质量精确测量的新方法

<正>质子和中子通过强相互作用束缚到一起形成各种各样的原子核,再通过电磁相互作用与电子一起形成原子,从而构成了宇宙中的可见物质.强相互作用的基本理论是于20世纪70年代建立起来的量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD).在QCD中,参与强相互作用的基本粒子是夸克和胶子.与质子和电子分别带正负电荷类似,夸克带有3种不同的色荷;与传递电磁力的光子不带电荷不同,在夸克间传递强相互作用的胶子具有8种色荷,从     

重味物理:通通往新物理之门

作为高能物理的重要分支,重味物理在精确检验标准模型和寻找可能的新物理信号方面发挥着重要作用.近20年来,随着B介子工厂、北京正负电子对撞机和西欧大型强子对撞机的运行,重味物理的研究取得了重大进展.两个B介子工厂发现的B介子系统衰变中的电荷-宇称联合对称性(charge conjugation and parity,CP)破坏,将有助于进一步研究宇宙中正反物质不对称性.中性正反粒子的质量差有助于进一步判定新物理的能标;重味介子非轻衰变的研究使得对量子色动力学以及因子化的研究达到新的高度;更有趣的是,目前重味物理中出现的各种反常,如RK(*)和R(D(*)),可能是新物理存在的迹象.除此之外,重味物理还是研究新强子态的重要场所.近年来在北京谱仪(Beijing spectrometer,BES-III)、B介子工厂以及LHC底夸克侦测器(large hadron collider beauty,LHCb)上发现的众多奇特强子态为研究夸克模型和量子色动力学提供了新的动力.2018年,高精度对撞机Belle-II将开机运行,国际直线对撞机、环形正负电子对撞机、超级Z工厂也在积极推进,它们在重味物理上都具有各自的优势.未来这些高精度、高能量对撞机会使重味物理进入新的黄金时期.     

组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅰ.基本参量间的关系

量子色动力学(QCD)是强相互作用的基本理论。实验表明,QCD Lagrange量中的基本参量即流夸克质量与强耦合常数是在高能过程中所显示的。另一方面,组分夸克模型在描述低能强子的基本性质方面获得了相当成功。因此一个挑战性的问题是:组分夸克模型与QCD理论如何联系?不少理论物理学家为此进行了努力探讨,因为这一问题不仅对我们认识唯象夸克模型,且对理解低能QCD并改进对强子及其相互作用是有十分重要意义的。至今,对上述问题研究的主要进展是导出了组分夸克质量与流夸克质量间的关系。     

胶子与夸克喷注中带电粒子多重数比率

高能e~+e~-湮没后电磁相互作用最初产生的一对夸克与反夸克(e~+e~-→q_00),通过强相互作用,最终碎裂成各种强子,形成2喷注事例。按照量子色动力学(QCD)理论,q_0与0都     

组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅱ.组分夸克的基本性质

实验表明,量子色动力学(QCD)理论中的基本客体是在高能过程中所观察到的“流夸克”。另一方面,组分夸克作为有效自由度在描述低能强子的性质方面取得了相当的成功,那么,组分夸克如何与QCD夸克联系?组分夸克有哪些基本性质?近20年来,这些具有挑战性的令人感兴趣的基本问题,一直吸引着不少理论物理工作者为之进行努力探讨。因为这对理解QCD的低能行为,改进对强子结构及强子间相互作用的描述和认识具有重要意义。虽然人们对组分夸克的质量与QCD夸克(流夸克)质量间的联系有了一定认识,但是至今仍不能理解为什么低能标度下组分夸克间的有效耦合强度远大于同一标度下的QCD耦合,更没有很好理解组分夸克的一些基本性质,如它的形状因子和半径等。     

高温高密度时的新物质形态

在高温高密条件下,夸克将解除禁闭形成全新的物质形态——夸克物质.本文从核物质的基本相互作用——量子色动力学(QCD)的基本对称性出发,首先简单介绍研究QCD相变的各种方法,阐述相变发生的物理机制和条件,然后着重讨论实现QCD相变的两种物理系统,即相对论重离子碰撞和致密星体.相对论重离子碰撞是制造高温环境的重要手段,核物质将形成全新的夸克胶子等离子体相(QGP).文中介绍了探测QGP的实验信号和高温环境特有的新奇物理现象.致密天体中的高密区则展现了极其丰富多彩的相结构.理论预示了与颜色和味道等自由度相联系的各类超导、超流态存在的可能性.相信在未来更大范围的束流能量扫描和对致密星体的精确观测中,我们将会对高温高密核物质的物态性质有着更加深入的认识.     

γ粒子的发现

预料之中的发现与曾经轰动一时的J/ψ粒子的发现不同,γ粒子似乎是预料之中的产物。这一点并不奇怪,因为1974年以后,物理学家就确信,构成自然界的基本砖块除了已发现的下(d)、上(u)、奇(s)、粲(c)夸克外,很可能还存在着更重的底(b)、顶(t)等夸克。我们周围最常见的核物质,是由质量最轻的u、d夸克组成的。质量较重的s、c夸克则组成不稳定的奇异粒子和粲粒