高能物理实验数据的获取和处理

高能物理实验的基本方法是利用被加速的具有极高能量的粒子轰击另外的粒子(或两束这样的粒子互相撞击),在它们发生相互作用的时候,观察物质在微观世界中发生的物理过程。观察这些过程,要使用庞大的探测器装置和大量的电子学设备。由于实验面     

物理学刊物溯源

50年代中期曾是人们追踪新型V粒子(现在世人周知的那种奇妙粒子)的高潮时期。当时大量的出版物激烈地冲击着高能物理。研究人员是如此地渴望发表论文,打听付印日期,以至于他们常常等不到出版物出版就直接将论文的复印件寄发给同事们。《物理评论》(Physical Review)是当时物理方面的主要刊物,而在其上面发表的论文几乎全部都在发表以前已被该     

e~+e~-高能多强子湮灭

一 正负电子对高能湮灭新的实验结果在高能物理学界引起了很大的兴趣。按照光锥代数和部分子理论,(e~ e~-→强子)过程的截面与μ粒子对产生截面之比 R=σ(e~ e~-→强子)/σ(e~ e~-→μ~ μ~-)在足够高的能量下应当是常数。然而在CEA以及随后在SLAC所做的实验却表明这个比值R随着质     

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.     

中国高能物理实验在世界的地位

高能物理实验是粒子物理实验在今天的名字。人类科学研究的三大任务是：物质结构、天体演化和生命起源。基本粒子实验的研究对象是物质结构，是用实验来回答物质的基本组分及其相互作用。以前，人们普遍认为，一切物质都是由质子、中子和电子构成的，在那时，质子、中子和电子被认为是“没有结构的”和“不     

日本试水主导国际直线对撞机

正要么现在争取,要么就夭折:高能物理学界正加快计划未来的研究设施。复兴的国际直线对撞机(ILC)将会成为下一个大型粒子物理学设施的角逐者。在将近20年的研究工作中,这个正负电子对撞机逐渐成形,而这多亏了科学、政治和财政发展的合力。支持者已经构思出ILC的阶段性建造方案。目前的想法是:它一开始会是一台250 GeV(而不是500 GeV)"希格斯粒子工厂"。因为较低的能量可以用较短的加速器来实现,估计这样造价就降低了40%之多,大约为50亿美元(不包括人工)。     

SU_3~(2)八重态矢量介子和长寿命重粒子

最近在实验中发现了质量为3.105GeV.,衰变宽度小于1.9 MeV.的粒子。发现者称之为J粒于或ψ_(3100)粒子。接着又在实验中发现了质量为3.695GeV.,衰变宽度小于2.7MeV.的粒子。发现者称之为ψ_(3700)粒子。这二个粒子的显著特点是:它们的质量比任何在实验上已经确证其存在的基本粒子为重,但是它们的寿命比强子高激发态的寿命长百倍。它们的发现为探索基本粒子的结构提供了新的线索。 可以将在实验上已经发现的,或在理论上正在广泛讨论的基本粒子分为三类:     

μ子之谜

μ子,也曾被称为μ介子,至今仍是一种令人迷惑的粒子。早在三十年代,人们就在宇宙线实验中发现了μ子。由于它的质量介于电子和质子之间,因此称之为μ介子。但是,现在“介子”一词已被用来描述参与强相互作用并由夸克-反夸克组合所构成的玻色子,μ子显然不满足这些条件,所以不该再称它为μ介子了。μ子同电子中微子,以及在SLAG和DESY新发现的:τ粒子,应一起归入轻子一类。μ子比电子重200倍,不稳定,平均寿命为2.2微秒,但其它性质与电子相似。μ子和电子似乎都是“点状”粒子,它们的相互作用可用量子电动力学方法精确地进行计算。尽管如此,μ子和电子却不会相互转变。某种神秘的“μ荷”,象电荷一样,在粒子的相互作用中必须保持守恒。“μ荷”的守恒,     

高能物理中的非加速器实验

高能物理的同义词是基本粒子物理.在这个学科中有很多令人感兴趣的新领域,并不需要高能的大型加速器.在高能物理学中,一个目前尚小、但正在增加的部分,就是进行与基本粒子相关联的非加速器实验. 这类实验之一,是探测自由质子的自发衰变.企图统一强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的大统一理论预言,夸克和轻子并非绝对不变,而有可能由一种形式变为另一种形式,尽管其变化速度极为缓慢.这种假设的必然结果就是,质子也是不稳定的,会通过自发的放射性衰变而成为一个正电子(即带正电荷的电子)和一个介子.这个理论断言:质子的寿命大约为1030年.换言之,如果对     

探究物质最基本的结构——从中微子和正负电子对撞谈起

首先对粒子物理的基本目标、实验方法、研究现状以及粒子标准模型进行了简要介绍。解释了为何寻求超出标准模型的物理信号是现阶段物理学研究的核心任务。接着着重介绍了首个在粒子物理实验中被证实的超出标准模型的实验信号、中微子振荡及其实验测量,以及通向新物理原理的探针——希格斯(Higgs)玻色子。最后,介绍了高能物理实验设施,特别是现有的北京正负电子对撞机项目和未来的环形正负电子对撞机项目。对于后者,除了明晰其突出的物理学意义和物理学性能,还阐述了其对科学技术的促进作用。     

科幻小说中的机器人

我们所谓的“机器人”,在英语里被称为"robot”。事实上这个词本来泛指一切“人造人”,因此在西方科幻小说中“robot”一词除了指钢铁型的机器人(mechanical men)之外,还包括所谓的“生物机器人”等用生化方式“制造”出来的“robot”。而事实上现代科技所研究的机器人,大多属于“自动机”(automaton)一类,它们的智力还远未达到科幻作品中机器人的那种水平。     

来自北京谱仪的消息:发现新粒子

北京谱仪 (BES) 是工作在北京正负电子对撞机(BEPC)上的高能物理实验设施.11年前,BES作出了τ粒子质量最精确测量数值的轰动国际科学界的优异成绩.2003年7月,BES又一次为大家奉献了新的成果.     

1930年以来的粒子物理学——自然界简单性和一致性观念的进化史

1930年以前,原子物理学认为只有质子和电子是物质的基本结构单位即“基本粒子”。这种只有在两种基本粒子的观点与物理学家们对自然界秩序的过分简单化的看法非常一致。而且人们发现这两种基本粒子都带有电荷和质量。因此,很多物理学家包括象玻尔(Bohr)和爱丁顿(Eddington)这样的领袖人物,对于中微子和中子具有基本粒子特性的假设在很长一段时间里都持怀疑态度。按照他们的观点,承认这些新的基本粒子,会带来两个不愉快的后果,第一,这会动摇长久以来人们对自然界简单性原则的信任;第二,这意味着无电荷、无质量这种光子的属性也会成为任何基本物质粒子的自然属性。除掉这种怀疑论以外,在一些理论家中,还有一种实证主义观点,不愿在理论上承认这种“没有观测到的粒子”。另一方面,某些实用主义的理论家则大胆地表示,愿意引入没有观测到的粒子,以便取得概念上的突破。自从本世纪四十年代后期以来,大量的所谓多余粒子的意外出现,极大地震动了原子物理学家们,同时也使他们的脑子大为开窍。他们已经认识到,复杂微妙的对称和守恒定律必须设法达到对各种亚原子现象的完全统一,他们还倾向于发展一种新的信念:即便不能发现或观测到独立状态的“真正的”基本粒子,也不能证明它们并不存在。     

全息术在高能物理中的应用

粒子物理是探索亚原子粒子性质的一个研究分支。它对技术的要求是,不论把质子和电子加速至高能,使其和物质碰撞产生新粒子的装置,还是检测并识别碰撞碎片的仪器,都应锐意求精,不断改进。在这种无休止的探索过程中,最近刚开始探索的一个新领域是全息术——用激光形成三维图像。科研人员希望利用全息术代替一般照相,记录高能粒子轨迹,研究寿命不到万亿分之一秒的神奇粒子,从而揭开高能物理方面某些不解之谜。那么,这些只能瞬间存在的粒子有什么引人入胜之处呢?它们存在的时间既然如此短促,物理学家又如何进行观察呢?     

走向新的综合:生命科学领域的小科学与大科学之关系

当科学家温伯格(Alvin Weinberg)在1950年代发明“大科学”(big science)一词时，他指的是大型火箭和高能加速器等大科学装置。显然，在那个时代，只有高能物理学被科学界公认为是大科学。随着人类基因组计划的实施和后基因组时代的来临，大科学也成为了生命科学的一个重要组成部分。从这个意义上说，笔者在《科学》上的“后基因组时代的思考”专栏就是围绕着“大科学”展开的。最近，笔者有机会读到蒲慕明教授为英国《自然》周刊撰写的一篇评论——“大科学，小科学”，感到该文提出了许多值得讨论的观点和问题。因此，笔者借此专栏提出一些个人的看法，供蒲慕明教授以及其他关心此事的人参考。     

原子核的收缩

大量实验证实，通常原子核的密度几乎恒定不变，体积不可压缩，而且核内核子数越多，核体积就越大。然而，据最近的美国《科学》(Science)周刊和《物理学评论快报》(Physical Review Letters)焦点栏目的相关报道．由中国、日本、美国和韩国的科学家组成的超核γ谱学研究合作组在日本高能物理国家实验室进行了一项对^7∧Li超核的研究工作(E419号实验)，获得了重要进展。他们发现，设法把一个奇异粒子(比如A超子)掺入原子核内后，原子核的体积不但没有变大，反而缩小了。     

喷注

1979年8月,在西德汉堡的佩特拉(PETRA)加速器上工作的四个实验小组(有我国物理学工作者参加的MARK-J小组和PLUTO、TASSO、JADE小组),以比较充足的证据证明已找到了三喷注,从而引起了全世界高能物理学界的重视。在1980年1月的广州粒子物理理论讨论会上,MARK-J小组的科学家又报告了他们的最新工作,并且宣布已找到了四喷注,从而更引起科学家们的关注。     

黑洞的指纹：拟正则模方法和意义

物理学家常说处于平衡状态的孤立黑洞是宇宙中最简单的客体,它们只依赖于质量、角动量和电荷3个物理参数。惠勒（J．Wheeler）将这个性质称为“无毛发定理”,中国学者有时戏谑地将其称为“三毛定理”。然而,宇宙中并不存在孤立的黑洞,无论是星系中心的黑洞还是其他黑洞,它们周围都复杂地分布着各种物质．     

ЭТО的用法和译法

一词在各种文章中经常见到,在科技文章中也不例外。当同志们一见到,头脑中很快出现:是指示代词变来的中性第一格或第四格,中文可译成“这个”。这只是一个方面的用法和译法。此外,还可在不同的句子结构中可译成“这是”;“(这)正是“,“(这)就是”;有时甚至不译出来……     

一个新的弱作用和新粒子模型

GIM弱作用模型由于引入了C-层子而消除了△S=1中性流。Weinberg-Salam进一步引进了电磁修正项使得实验与理论很好的符合。1964年以来发现很多新粒子,这些粒子被认为是含有C-层子的介子。它们的弱衰变现象与GIM+WS模型的预言相符,因而C-层子的存在已一般的被人们所接受。本文将提出一个新的弱作用和新粒子模型。在这个模型里不