中微子是其自身的反粒子吗?

中微子振荡实验显示中微子有质量,而有质量的中微子基本性质的研究是当前粒子物理学的前沿热点.本文简要介绍反粒子的概念、马约拉纳费米子以及实验上如何检验中微子是否是其自身的反粒子.这个重要问题的答案将帮助我们探寻中微子质量的起源和超出粒子物理学标准模型的新物理.     

Gamow宇宙学中的大质量中微子晕的形成

在文献[1]中我们已经指出,有静质量中微子的存在意味着有可能存在一种质量非常大的中微子自引力体系,它依靠中微子的费米压力而达到平衡。在这一处理中,我们假计中微子处于简并态,对一些特定的平衡组态计算了它的费米温度。这些自引力体系的参数,包括它的质量M以及半径R等,都是中微子静质量m_v的函数。如果m_v～10eV,则R大体相当于我们的星系的半径,而其质量M则可高达M_(crit),其值约为我们的星系中的所有可见质量M_(vis)的11~4倍。这种平衡组态的质量及半径都随m_v~(-2)而变化。     

常曲率空间中的全脐超曲面

设M彳是(n 1)维常曲率c空间中的一个封闭、局部凸超曲面,其中c≥0(如果c<0,我们进一步假定M有正截面曲率)。用E_r表示M的第r阶平均曲率。邱成桐曾证明,如果E_2=常数,则     

太阳中微子的截面计算

太阳中微子问题是近年来天体物理学中的一个突出问题。戴维斯(Davis)及其合作者用实验测量了太阳中微子被~(37)Cl的吸收率v+~(37)Cl→~(37)Ar+e~-(0.814MeV) (1)(括号中的数字表示阈能),实验结果与理论严重矛盾。我们曾提出了中微子老化假说来解释太阳中微子的“短缺”现象,所谓中微子老     

关于杨-米尔斯场的场强和规范势

<正> 一、杨-米尔斯场(即 SU_2规范场)是除经典电磁场外,最早引入的规范场,也是目前讨论得较多的、有物理意义的非交换规范场.我们用 A_μ,μ=0,1,2,3表示场的规范势,f_(μν),μ,ν=0,1,2,3表示场强,它们都是4维时空上取值于三维同位旋空间的(向量值)函数.用规范势表示场强的表达式为     

CP不变性和中性轻子流

不出现中性轻子流是基本粒子弱相互作用的一个久已熟知的重要性质。然而,据我们所知,迄今为止,一般的弱相互作用理论中都将这一性质作为外加的假定而直接引入的。在本文中,我们将指出,如果假定轻子(例如,电子和电子中微子)构成一“同位旋”旋量l,则可证明,适当选取l中两粒子间的相对位相,CP不变性将保证轻子流j=τl在与W耦合中其中性分量j_0不出现。此处W=W_μ是同位旋矢量的中间矢量玻色子,它具有如下性质: CPW_μ(CP)~(-1)=(W_μ)~=η_μ(W_μ)~(1)其中表示厄米共轭,η_μ= 1(μ=1,2,3);-1(μ=4)。 CP变换的定义应保持同位旋群的李代数结构不变。若同位旋群的无穷小算子     

揭秘中微子振荡与质量起源

<正>2015年10月6日瑞典斯德哥尔摩皇家科学院传来喜讯:领导Super-Kamiokande合作组的日本科学家梶田隆章(Takaaki Kajita)和领导Sudbury Neutrino Observatory(SNO)合作组的加拿大科学家麦克唐纳(Arthur B.Mc Donald)因为"发现了中微子振荡、由此表明中微子具有质量"而共同分享了今年的诺贝尔物理学奖.1中微子振荡的革命1998年梶田隆章宣布,Super-Kamiokande实验发现大气中微子在传播过程中改变身份("味道")的现象,亦称为中微子振荡.这些大气中微子产生于宇宙线进入大气层时     

拓扑超导与马约拉纳费米子

拓扑超导体是由具有配对能隙的体态以及由马约拉纳(Majorana)费米子所组成的无能隙表面态所构成的,其中马约拉纳费米子的反粒子就是它自身.马约拉纳费米子态是研究非阿贝尔统计的理想平台,能构成容错型拓扑量子计算的拓扑量子比特,具有丰富的物理意义和巨大的潜在应用价值.因此,近年来拓扑超导体和马约拉纳费米子的研究在凝聚态物理领域吸引了许多关注.本文综述了在凝聚态物理领域内实现拓扑超导的不同方法,从零维到一维马约拉纳费米子态,即马约拉纳费米子束缚态到马约拉纳费米子边缘态,进行综合的阐述.这些马约拉纳费米子态分别是局域化的和传播的量子态,但仍保持着非阿贝尔统计规律和拓扑特性.对不同的材料系统,从一维的量子线到二维的材料平台,从混合系统到本征材料系统,都会进行详细的介绍和讨论.最后还总结了证明拓扑超导体的可能存在性的相关理论和实验结果,并展望实现拓扑量子计算的前景和手段.     

敲开新物理大门的中微子——2015年诺贝尔物理学奖介绍

 2015年的诺贝尔物理学奖颁给了Takaaki Kajita(梶田隆章)和Arthur B. McDonald,他们在分别领导的大气和太阳中微 子实验中发现了中微子振荡。这种现象表明中微子具有质量,相关实验结果是超出粒子物理标准模型的重大发现。通过介绍 这些实验以及相关的物理,以期读者对中微子研究有较为全面的了解,并对物理的知识体系和研究方法有比较清楚的认识。     

真空涨落与基本粒子构成

在GWS理论中,利用Higgs场、规范场与旋量场之间的相互作用形成了W、Z~0与轻子,其中Higgs场就是一类真空标量场。Heisenberg曾用旋量场构成费米子。李政道从σ模型出发建立了非线性旋量场方程。在此基础上我们试着再前进一步,假设存在标量、矢量、旋量真空场,并且假定各类粒子分别由它们的涨落形成。按此方案,我们讨论了几类非线性方程的典型解,还着重用数值法求解了九类非线性旋量场方程的孤粒子解。最后对结果作了评论。     

MIT口袋模型中的中子振荡

一、引言重子数B不守恒是大统一理论(GUT)的一个引人注目的结果,其中讨论得较多的是△B=1(△(B—L)=0,L为轻子数)的过程,它导致了质子的衰变。近来,不少文献又进一步探讨了△(B—L)≠0的过程,最有趣的是△B=2,AL=0的过程,它预言了存在中子振荡的现象。文献[2]讨论了一种扩大的SU(5)方案,其中引入Higgs场的15和     

关于子分形的一个定理

近年来,由于各学科的广泛需要,人们对分形的研究产生了极大的兴趣。许多间题亟待解决,例如具有分数维数的点集(即分形)的子集是否仍具有相同分数维数的分形等。对此,我们进行了探讨,得到如下定理: 定理记分形E的一个子集为E_1,若E_1在E中稠密,则E_1是一个与E有相等的容量维的子分形。容量维定义为     

量子规范场论与三代夸克、轻子质量经验公式

较为详细地讨论了三代夸克与带电轻子静止质量之间由基本物理常数决定的数学关系. 由规范场理论出发, 从理论上对三代夸克与轻子质量的经验公式进行了分析. 其结果表明, 由几个物理常数组合的经验公式计算的夸克、轻子质量值与理论估算值较为一致. 由夸克、带电轻子质量经验公式计算的结果也与实验数据相吻合, 揭示了m_e, m_μ , m_τ及m_q之间的内在联系.同时也给出了中微子质量公式, 对于中微子质量, 目前人们也仅仅知道他们质量平方差, 因而对他们质量的理论估计有一定意义.     

寻找中微子天体

最近,一些工作讨论了中微子天体(NAO)存在的可能性,它的形成和观测问题。中微子天体具有质量和半径     

原子核的U(6/24)超对称性Ⅱ.U(3)×(j=(1/2),(3/2),(5/2),(11/2))多j超对称性

一、引言我们在前文中讨论了原子核的U(6/24)超对称性,而且较详细地讨论了O(6)×(j=1/2,3/2,5/2,11/2)多j超对称性。本文讨论U(3)×(j=1/2,3/2,5/2,11/2)多j超对称性。     

一种新型超巨质量(非黑洞)致密天体

一、引言Guth指出,大统一理论给出了t'Hooft-Polyakov型超重磁单极(质量m_M≈10~(16)GeV/c~2,对于无色磁单极而言,磁荷gm=3hc/2e≈9.88×10~(-8)Gauss单位)存在的可能性。而且按照暴涨宇宙学的观点,不出现标准宇宙学模型中磁单极过多的矛盾。由于宇宙极早期相变阶段中Higgs场的急剧振荡和热涨落,会产生极微量的磁单极。按文献[6]的分析,宇宙早期残存的     

华东理论物理研究所举行粒子物理和宇宙学学术讨论会

1991年10月,华东理论物理研究所举办了一个国际粒子物理和宇宙学学术讨论会,会议主要讨论了TeV能区物理重夸克、轴胶子、太阳中微子问题、P膜和时空维数、经典和量子宇宙,以及共形场论等     

增长曲线模型中存在UMRU估计的充要条件

本文采用下列记号.对于矩阵 A 和 B,A>B 表示 A—B 是正定对称阵;AB 表示A 和 B 的 Kronecker 乘积;R(A),A′和 A~-分别表示 A 的列空间、转置和广义逆;P_A=A(A′A)~-A′;对于 s×t 矩阵 B=(b_1…6b),用 vec(B)表示 st 维向量(6_1~′…6_~′)′.trA 表示方阵 A 的迹.由 Potthoff 和 Roy 提出的增长曲线模型定义为     

普适弱电统一理论

实现弱电统一,要求从规范原理(局域规范不变性)的角度研究宇称不守恒问题。文献[1]证明了规范场只有两种类型,除了宇称守恒的矢量规范场外,宇称破坏的规范场只能是左(右)手规范场,并证明了左手规范耦合常数等于右手规范耦合常数。把这个结果用到弱作用,自然得到两个推论:第一,由于费米子(例如电子)的左右手超荷Y_(L,R)一般不相等,这种左右不对称性要求和它耦合的规范场必须是宇称破坏的左右手规范场。也就是说,必须存在两个U(1)     

加速器中微子物理

中微子是基本粒子中最为奇特的粒子之一.它不带电,稳定,质量接近于零,自旋为1/2,没有磁矩,以光速运动,属于轻子族,只参与弱相互作用.1930年,泡利为了解决原子核β衰变现象中出现的矛盾首次在理论上引进这种粒子.1933年费密称它为中微子(以ν表示),并提出四费密子相互作用来解释β衰变现象,奠定了弱相互作用的理论基础. 中微子广泛存在于自然界中,但用天然中微子来进行实验是十分困难的.首先,中微子与物质的相互作用极弱,其次,天然的中微子的数量也太少.因此,长期来中微子的存在及其性质都是以间接的方式确定的:从原子核β衰变的β能谱形状可推断中微子的自旋为1/2;从能谱高端的形状可推断中微子质量接近于零.