质子会衰变吗?

自然界中的自由中子是不稳定的,可以衰变成质子,同时放出一个电子和一个中微子,平均衰变寿命大概是15 min,可是到目前为止并没有观察到质子衰变.本文从粒子物理标准模型(夸克、轻子、希格斯粒子为基本粒子和它们之间基本相互作用)出发,讨论了质子衰变的可能性.建立在标准模型基础上的大统一模型给出了质子寿命的下限.文章同时介绍了目前实验给出的质子衰变寿命下限.     

一种共形超引力理论

我们知道,Poincar(?)超引力和de Sitter超引力理论有一个也许是严重的困难:由于它们包含的内部对称群是O(N)群,当N≤8吋,O(N)群不包含SU(3)(?)SU(2)(?)U(1)群作为子群,而这是目前认为可能统一描述强、弱和电磁相互作用的最小规范群;当N>8时,描述内部对称性的O(N)模型就必定包含自旋>2的粒子,这样的粒子迄今为止不但实验上没有观测到,而且也没有为其它一些取得成就的理论所预言,因此,这样一种理论究竟有没有生命力是很难说的。     

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     

一个左右对称的大统一理论

作者曾基于SU(2)_L×SU(2)_R×U(1)_L×U(1)_R建立了一个左右对称的弱电统一理论。在这个理论中,共有8个规范粒子,即Q_μ~(L、R)、S_μ~(L、R)。其中电中性的有4个,它们按S_(?)对称性组成4个物理粒子,z_μ、y_μ、x_μ和Aμ。     

多重子系统和轻Λ超核

轻Λ超核是一种多重子系统,对这种系统可以用群论描述。Lipkin曾提出将基本粒子SU(3)么正对称理论用于多重子系统(原子核和超核)。其后,为研究Λ超核,人们又提出由p.n.Λ组成SU(3)群,在这种近似下,用坂田模型描述Λ超核更方便,如可不考虑Λ和Σ~0混合等问题。 用这类模型研究Λ超核有许多工作,通常是在SU(3)分类基础上,选取唯象势计算Λ超核能谱。应指出,计算结果与势密切相关,势不同有时甚至会得出相反的结果。因此,利用     

超子-核子相互作用理论研究的最新进展

超核物理是核物理的一个重要分支,其微观理论的基本出发点为超子-核子相互作用.研究超子-核子相互作用不仅有助于理解奇异性在粒子物理与核物理中的作用,还可以检验SU(3)味对称性及其破缺程度.文章首先回顾了超核物理的起源,随后简要列举了在核物理、粒子物理以及天体物理等领域中,与超核物理相关的几个前沿热点问题,并指出研究超子-核子相互作用的重要性.接下来着重介绍超子-核子相互作用的理论研究历史及发展现状.在现有的相关工作中,研究方法主要包括唯象模型、格点量子色动力学模拟和手征有效场论.其中手征有效场论作为低能区量子色动力学的有效理论,在研究介子、重子等微观系统中展现出了独特的优势.因此,文章特别介绍了基于手征有效场论的超子-核子相互作用的最新理论研究进展.     

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.     

磁单极及其对质子衰变的催化作用

存在磁单极是大统一理论的基本结论。近年来的理论研究表明,磁单极具有许多奇妙的性质,其中最令人惊奇的是它可以催化质子衰变。《磁单极及其对质子衰变的催化作用》一文按理论发现和实验发现的顺序,力图用规范群的几何直观概念,介绍了磁单极及其对质子衰变的催化作用,同时也提出与讨论了现有的理论结构和实验结果中有待进一步搞清的问题。     

磁单极和颜色生成元整体定义的可能性

最近,Nelson和Manohar指出,在G→SU(3)×U(1)的大统一理论中,当磁单极的磁荷不是3g_0(g_0是Dirac单位磁荷)的整数倍时,SU(3)颜色生成元不能在大球面上整体定义。Sudarshan等人指出,当存在非阿贝尔磁流时某些未破缺对称变换的整体定义存在拓扑障碍。他们又分析了这种拓扑障碍在物理上造成的困难,因此颜色生成元能否整体定义是一     

阶化李代数SU(2/1)的不可约表示

由于超对称的发展,阶化李代数引起人们更大的重视。特别是在奈曼(Neéman)用规范超群SU(2/1)讨论温伯格-萨拉姆(Weinberg-Salam)模型之后,计算SU(2/1)的表示是有益的。本文用求SU(3)群表示同样的方法,讨论了SU(2/1)的不可约表示。     

质子会衰变吗?

我们周围的一切物质都是由原子组成的.原子内部含有质子.质子长期以来被看作是永久不变的东西.质子果真是稳定不变的吗?这是目前物理学界正在研究的一个重大课题.多年前我们就提出过粒子缓慢演化的猜想.近几年来,国外许多理论物理学家从大统一理论的角度纷纷提出质子衰变的预言,还定量地预测质子的寿命约为10~(31)～10~(32)年.最近,许多     

带彩色的SU(8)大统一模型

一、SU(8)模型的唯一性和耦合常数的演化近年来,大统一理论取得了很大的进展,但还留下了规范等级、代和原始参数过多等重大问题。解决这些问题的一种想法是引入Technicolor相互作用。有人想进一步把TC也置于大统一群中。但是Frampton证明了,如果TC群大于等于SU(4)_T,那么大统一群SU(M)的无反常条件和SU(n)_T,的渐近自由条件总是矛盾的。难以建立带TC的大统一理论。     

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。     

SU(4)规范场的赝粒子解

最近,报道了一些关于规范场赝粒子解酌研究工作.看来,寻找赝粒子解的兴趣不应当限制在他们所讨论过的SU(2)情形.对于矢量胶子理论或可能出现的更复杂的轻子模型,要求探讨更大的非可易规范群.特别是SU(3)、SU(3)×SU(3)及SU(4)群.本文集中研究SU(4)规范场的赝粒子解.由于规范群的对称性与普通吋空的对称性难于统一在同一空间中处理,因此我们与上述文     

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     

一个满足SU(6)对称性的基本粒子模型

最近在SU(3)基础上提出的SU(6)对称性,进一步解释了基本粒子的一些重要的性质。和过去Wigner所提出的原子核结构的SU(4)模型相对应,SU(6)对称性可以看作是在三种基础粒子(夸克quark)之间只存在有Wigner力和Majorana力的后果。这两种力不会改变基础粒子的自旋,因此每个基础粒子的两个自旋态可以看成是两个独立的粒子,三种基础粒子就可看成六种独立的粒子,这样构成了SU(6)的六个基底。和Wigner的原子核模型一样,这个SU(6)模型必然是一个非相对论的模型。最近Salam等人把SU(6)群推广到相对论的(?)(12)群,但是他们发现相对论基础粒子的自由拉     

SO(10)GUM和GUD

自狄拉克以来,磁单极和双子已有广泛的讨论,1980年道科斯(Dokos)和托马思(Tomaras)给出了SU(5)磁单极解,但是SO(10)解的具体形式一直没有解决,本文第一次给出了SO(10)→SU(3)_c(?)U(1)_(em)模型的磁单     

物理学未来依然光明

人们对LHC寄予极高期望,并且怀着急于求成的迫切心情.实际上,凭借LHC对粒子物理标准模型的深层次验证已经初露锋芒,对年前所发现的(疑似)希格斯粒子的各种属性正在继续检测.然而,LHC的能量标度虽然很高、但尚不算极高,藉此还一时难于生成质量更大的粒子或形成甚高能量的新物质形态,以检验超对称、超统一量子理论和宇宙学标准模型,这本是情理中事;况且,LHC的检测工作已走上正常探索轨道,相信日后会陆续取得一些其他成果.显然,高能物理探索这样的大科学工程不可能轻而易举、一蹴而就.目前要使高能物理深入发展,确实存在种种困难;但就此断定:以相对论和量子理论为两大支柱的现代物理已陷入困顿局面(僵局),甚至支柱理论或将寿终正寝,则未免有点危言耸听.     

现代卡卢扎-克莱因理论

在粒子物理领域,一场新的革命风暴又正在掀起。《现代卡卢扎-克莱因理论》一文,就当今粒子物理的前沿领域——卡卢扎-克莱因理论及磁单极、11维超引力和超弦等的最新进展作了详细介绍,文中还涉及作者在卡卢扎-克莱因磁单极方面的工作。超弦理论统一了引力相互作用和其他相互作用,毫无疑问,寻找含有真实粒子谱的超对称卡卢扎-克莱因理论和超弦理论必将成为理论粒子物理研究中的中心课题。     

利用不稳定原子核的衰变研究核物质对称能的性质

对称能可表征核物质中质子和中子的同位旋不对称效应,在核物理和天体物理方面都具有非常重要的作用,例如会对原子核的质量、奇特原子核的结构与性质、重离子核反应的物理机制、中子星的结构与成分和冷却过程等产生重要影响.目前人们对核物质对称能关于密度的依赖行为了解得还不够清楚,尤其是在高于饱和密度区域,对称能的性质还存在很大的不确定性.研究表明,除了二阶对称能,四阶对称能也会对中子星的冷却过程产生重要影响,也会影响到中子星壳的内侧边缘的具体位置等,进而影响到中子星的结构性质.利用Hugenholz-van Hove(HVH)基本定理,对称能的性质可以直接与核子单粒子势联系起来.不稳定原子核的衰变可以用于提取核子单粒子势的相关性质,也可以用于研究核物质对称能的密度依赖行为.