物理:基本的相互作用——1984年诺贝尔物理学奖成果介绍

一九八三年春,欧洲核子研究中心(CERN)运用超级质子同步加速器(SPS)发现了弱相互作用的场量子,即W、Z中间玻色子。其后仅用了UA_1和UA_2巨型探测器探测到了上述的玻色子。迄今已对这种玻色子进行了上百次的试验和详尽的评估。     

自然界的力

人们现在已最终发现了W和Z粒子,于是许多通俗报刊便连篇累牍地发表文章,论述自然界的四种基本的力及“传递”这些力的奇妙粒子。它们是古老的引力(由尚未被发现的引力子传递)、电磁作用力(由光子传递)、强相互作用力(由胶子传递)及弱相互作用力(由Z及W粒子传递)。曾读过一篇这类文章的一位朋友直言不讳地承认他如看天书,字字不得其解,“真希望有人能用我绊了一跤时可感触到     

“上帝粒子”的存在获新证据

<正>去年7月4日,欧洲核子研究中心(CERN)宣布,该中心的两个强子对撞实验项目发现了同一种新粒子,它的许多特征与科学家寻找多年的希格斯玻色子一致。如今,CERN发布公告称,最新的数据分析显示,这一种新粒子"越来越像"希格斯玻色子。科学家分析了比去年的研究多2.5倍的数据,来计算新粒子的量子特性以及它与其他粒子之间的相互作用。但CERN表示,     

物理学家计划搜寻成对的希格斯玻色子

正对于迫不及待想要探索新疆域的粒子物理学家来说,发现希格斯玻色子已经变成一种甜蜜中带着苦涩的成功。2012年,全球最大的原子对撞机——大型强子对撞机(LargeHadronCollider,LHC)探测到希格斯玻色子。这种人类长久以来苦苦寻找的粒子填补了基本粒子和基本力标准模型的最后一个缺口。但是从那时起,标准模型已经成功通过每一次测试,没有产生对物理新发现的一丁点暗示。现在,希格斯玻色子本身也许提     

仍然隐藏于希格斯玻色子中的物理学

<正>自2012年发现希格斯玻色子以来,大型强子对撞机还未发现新的粒子,但物理学家表示,人类仍然可以从希格斯粒子中了解很多东西。2012年,粒子在大型强子对撞机(LHC)27千米长的圆形隧道中相撞,产生了希格斯玻色子。希格斯玻色子是粒子物理学标准模型所预测的最后一个失踪粒子,也是将数十年前的一组方程组合在一起的关键所在。但在大型强子对撞机上还没有发现其他新的粒子,这为人类留下了许多标准模型无法解开的宇宙谜团。一场关于是否要     

“上帝粒子”也许并不存在

希格斯玻色子是由英国人彼得·W·希格斯(Peter W.Higgs,左上图)等物理学家在上世纪60年代提出的一种基本粒子,它被认为是物质的质量之源,因此被称为"上帝粒子"。但这种粒子就像神话中的独角兽一样难觅影踪。尽管科学家们仍在努力寻找其踪     

Z~0粒子发现前后

W~±粒子和Z~0粒子的发现是震惊国际粒子物理学界的重大事件,因为这一发现不仅加深了对弱相互作用的理解, 而且大大鼓舞了物理学家去研究更大的统一。为此,本刊6卷7期发表了《W~±中间玻色子的发现》一文.本期又发表《Z~0粒子发现前后》一文,读者从中可以了解到弱电统一理论建立的经过,Z~0粒子发现前后的情况,以及中间玻色子的发现对理论研究的影响等。     

希格斯玻色子不存在几率仅为三亿分之一

2012年7月4日,英国科学家宣布发现了一种与希格斯玻色子类似的粒子。现在,借助大型强子对撞机寻找希格斯玻色子的研究小组报告称,实验结果的确定性水平达到5.9西格马,这进一步证实了他们极有可能发现了这种有着"上帝粒子"之称的粒子。科学家寻找上帝粒子已经有数十年历史,这种粒子是标准物理学模型中缺失的最后一环,它能够解释物质为何拥有质量。大型强子对撞机通过质子束对撞产生巨大能量,进而形成上帝粒子。但这种粒子瞬间即逝,衰变成其他可以被捕获和进行分析的粒子,或     

希格斯之后的新粒子景观——后LHC时代的“希格斯工厂”探究

欧洲大型强子对撞机(LHC)发现了疑似希格斯玻色子,从而在粒子物理学研究史上留下了浓重的一笔。然而,科技的进步如白驹过隙,科学家们认为LHC行将落伍,拟计划建造其替代品——ILC、LEP3抑或CLIC,便于更精确地研究希格斯玻色子及其相互作用。新粒子抑或更复杂有趣?当世界各地的粒子物理学家7月5日"醒"来之时,那欢乐的场面、解脱的感觉乃至热泪盈眶的情景仍然记忆犹新——除此之外,仍有一个巨大的问题没有答案。就在前一天,欧洲核子中心(CERN)宣布,一个疑似希格斯玻色子的新粒子在大型强子     

粒子物理学到了转折关头

●作为一种尚未被人知晓、然而却为其他粒子产生质量的希格斯玻色子,是完成并确认粒子物理标准模型所需的最后一个要素。希格斯玻色子将扩展标准模型希格斯玻色子的发现或将使标准模型更为完整。让我们暂且同意,大型强子对撞机(LHC)的探测器ATLAS以及紧凑型μ介子螺线管已经发现了一个质量约125千兆电子伏特(GeV)的希格斯玻色子。虽然     

研究弱作用中夸克混合的一个新方案

最近W,Z粒子的实验发现,给自发破缺的弱电统一规范场理论以有力的支持。规范场可以通过Higgs机制获得质量。但费米场如何获得质量?不少人认为费米子质量的起源可以与规范粒子不同。这关系到弱作用中夸克混合问题(即Cabbibo角问题)。通常把夸克混合归之于夸克的质量本征态与弱作用本征态的不同,因而把混合角跟夸克的质量矩阵连系起     

《自然》:2012十大科学事件回顾

1.找到希格斯玻色子 掌声、欣慰、喜悦和泪水.2012年7月,世界上最大的物理实验正式发现了希格斯玻色子.欧洲核子中心的大型强子对撞机在经过500万亿次质子碰撞实验之后,物理学家可以很自信地宣布,他们已经看到了一个质量大约为125千兆电子伏特的玻色子.大约50年前,包括彼得·希格斯(Peter Higgs)在内的一些理论物理学家提出,希格斯场遍布于宇宙中并赋予某些粒子以质量,而希格斯玻色子则是希格斯场的具体化.令人失望的是,除了根据粒子物理学标准模型所作的预测,没有令人信服的线索揭示出希格斯玻色子的行为.如今,大型强子对撞机终于发现了根据超对称理论预测的粒子,这将大大拓展我们对亚原子世界的理解,并有助于对暗物质等神秘现象做出解释.     

意大利女科学家将履新CERN

<正>意大利粒子物理学家、欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)ATLAS探测器实验主管法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti),两年前曾吸引了全世界的目光,2012年7月4日,当时她作为ATLAS团队发言人与CMS探测器代表在CERN宣布,他们分别发现了科学家一直在努力寻找的希格斯玻色子。     

视野

科学家找到了"上帝粒子"在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机工作的两个独立团队的科学家,2012年7月4日分别宣布了同样的结果:他们99%地相信自己发现了希格斯玻色子(所谓的"上帝粒子")。这种科学家寻找已久的粒子,或许能通过解释我们宇宙中的物体为什么会拥有质量(因而星系、行星甚至人才有了存在的权利),从而使得粒子物理标准模型变得完整。上述发现被认为是"一座具有历史意义的里程碑",但要最终证实     

高能物理实验之冠——CERN

在西欧核子研究中心(CERN)工作的意大利物理学家卡洛·鲁比亚(见封底右上图)和荷兰物理学家西蒙·范德梅尔(见封底左下图),因他们对导致发现弱相互作用的传递子W~±与(?)~0的大型工程的决定性贡献,而共同获得1984年诺贝尔物理学奖,从而大大地     

弱电统一的道路

1934年,费密为了解释弱衰变现象提出了普适弱作用理论.施温格(Schwinger)根据电磁相互作用与弱相互作用之间的类比,在杨振宁、密尔斯(Mills)的规范场研究基础上,尝试了弱相互作用与电磁相互作用两者的统一.施温格曾假设弱相互作用和电磁相互作用一样,也是由某种场来传递的,这种场就是中间玻色子W,但是W的质量要很大,否则在低能弱衰变时得到的结果就要和费密理论相矛盾.施温格的理论在1958年被他的学生格拉肖(Shelden Glashow)、萨拉     

声音

正"如果上帝粒子没有被发现,物理会更有趣。"——史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)2013年11月12日著名理论物理学家史蒂芬·霍金在参加伦敦科学博物馆举办的一项活动时表示自己对希格斯玻色子被发现感到很失望。他的观点可以代表少数物理学家的看法:如果我们最终没有找到希格斯玻色子,这就意味着有令人激动的"新物理"等待我们去探索。在活动的最后,他告诫观众们:记得仰望星空,而不是只顾脚下。     

粒子物理学:共同走向下一个前沿

<正>当有新成员冲击古老的目标之时,尼吉尔·洛克耶(Nigel Lockyer,费米实验室主任)呼吁下一代粒子物理项目在全球范围内协调开展。2013年是粒子物理学的一个分水岭。旨在发现希格斯玻色子的长达数十年的探索基本完成。尽管诺贝尔奖颁发给希格斯的预测之后仍然存在杂音,但粒子物理学界感觉满意。该是暂停下来,进行反思并考虑下一步怎么走的时候了。     

美国建成了世界上最大的直线加速器

美国最近建成了一台名为斯坦福直线加速器,这个庞然大物长约3公里,样子象一个网球拍,计划于今年夏天投入使用。这台代号为SLC的机器可产生亚原子粒子或称Z粒子;Z粒子一般认为是组成物质的最小单位,各国的科学家都竞相对它进行研究,并认为这将有助于帮助他们解开宇宙的起源、物质的微观结构和各种力的组成等重大问题。 Z粒子瞬息即逝,发现颇费周折。自1983年发现第一颗Z粒子以来,全世界的科学家一共只检出几十粒。为了能得到更多的Z粒子,加速器的建造日趋向大型化发展。目前在欧洲,正有十四个国家联合起来,投资10亿美元在日内瓦附近建造一个直径达25公里的大型加速器,但这台加速器预计到1989年才能完工。     

W~(±)中间玻色子的发现

今年1月,W~±中间玻色子终于被发现了。这是粒子物理学界的一件大事,它对弱电统一理论是一个极重要的支持。介绍了有关W~±中间玻色子发现的详细情况及其深远意义。