基本粒子的标准结构和质量计算模型

本文通过对基本粒子的衰变产物、自旋及质量进行全面分析,提出了基本粒子标准结构的假设,并由此建立了一种基本粒子的质量计算方法.利用该计算方法可以对基本粒子质量进行较为准确的计算,对文献记载的73种基本粒子计算表明,78％的基本粒子的计算误差在±2％之内。22％的基本粒子的计算误差在±(2—4)％之间.关键的是提出了一种系统的有关所有强子的质量计算方法。且该方法具有很好的准确度.     

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。     

日本战前的粒子物理

1935年在日本诞生了核力介子理论。1945年也是在日本释放了核力。1935年汤川秀树宣布了一种新的基本粒子的预言,其质量在电子质量和质子质量之间,后来命名为“介子”,意思是说介乎于中间的粒子,用来解释在原子核里结合核子的力(质子和中子)。介子已成为三种基本粒子之一,另外还有baryon(重子、包括核子)Lepton(轻子如电子和中微子)。然而介子和重子不再被看作是最基本的粒子,因为今天它们被认为是由夸克构成。虽然汤川秀树从来没有离开过日本去国外,可他在预言介子存在时,他和同事的研究有助于展开了20世纪初西方科学的国际扩展。1949年,汤川秀树获得诺贝尔物理奖时,他已经在日本建立了兴盛的基本粒     

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:     

与史蒂文·温伯格的问与答

史蒂文·温伯格(Steven Weinberg),这位杰出理论物理学家的新量子力学教科书——《量子力学教程》——给这个领域带来了一个独特的视角,其中便包括了他对现有量子力学的解释感到不满●史蒂文·温伯格的研究领域覆盖了量子场论、基本粒子物理学以及宇宙学等内容。他同谢尔登·格拉肖(Sheldon Glashow)和阿卜杜勒·萨拉姆(Abdus Salam)一起,因对基本粒子标准模型的贡献而赢得了1979年的诺贝尔物     

超对称性和超引力场

目前有大量的实验证据支持用重整化的规范场来统一描述弱、电、强三种相互作用。尽管这种理论取得了很大的成绩,但它还有些基本缺点。例如,把描述夸克的量子色动力学与弱电统一模型结合起来,要有20多个任意参数,而理论对这些参数不能给出任何预言。即使用大统一理论也不能把这些任意参数减少很多。另外,在大统一理论里有两个不同的质量尺度:一个是传播弱作用力的中间玻色子,其质量约100千兆电子伏;另一个是用于统一弱、电、强的大统一子的质量,约为10~(15)千兆电子伏。这个大的质量差异,从理论上是无法解释的。同时在量化场的重整化过程中这个质量差又是不稳定的。还有其他一些问题,例如,大统一场理论不能对基本粒子谱作出解释,同时,理论还没有把引力场包括进去。但是,当基本粒子质量达到普郎克质量(10~(19)千兆电子伏)时,引力场对基本粒子的作用就变得很重要了,必须考虑引力场。     

自然信息

第五种力可信了最近,美国华盛顿大学的菲施巴赫(E.Fischbach)的研究工作使物理界为之震惊:他提出了以前未被注意到的一种物理力的证据。物理学家都熟悉核物理学中束缚基本粒子的强力和弱力,以及在较大标     

电子的发现

正当历史的车轮快要进入二十世纪时,物理学也令人欣慰地放射出新时代的曙光.1897年,人们对物质结构的研究取得了一次重大的突破,比原子更深一个层次的电子被发现了!但当时谁也没能料到,这即是人类发现的第一个“基本粒子”,人类对种类繁多的基本粒子世界的开拓,就是从这里开始的.如今,基本粒子大家庭的成员已骤然增加到三百多个,基本粒子物理学已成为一门人类探索物质世界结构的最前沿的科学.因此,我们追溯一下电子是怎样发现的,深刻认识这一发现的科学和哲学意义,对于了解基本粒子物理学的历史渊源,促进科学研究与发展,是有助益的。     

威廉·马丁·弗尔班克(1917～1989)

美国物理学家皮尔·弗尔班克(Bill Fairbank)于1989年9月30日在斯坦福大学校园附近漫步时因大面积心力衰竭而突然去世。他在与他同辈的科学家中可算是一位佼佼者。他在与液氦和超导性有关的低温物理学试验方面所取得的杰出成就,和他不遗余力地将低温技术用于开拓包括基本粒子、重力波和广义相对论在内的许多物理学领域所做的贡献,得到了举世公认。     

复杂性现象的研究

一个挑战性的课题十几年前,若问:当今物理科学研究的前沿何在?物理学家会答道:在基本粒子的层次上,在宇宙学的层次上。可是,时至今日却截然不同了,科学界面临着巨大的挑战。有谁会想到,大多数或许全部基本粒子都是不稳定的?有谁想到,我们现在能从整体上来讨论宇宙的     

生命科学的一种新理论

有许多基本假设在它们趋于为人们所接受时,我们自己几乎还没有注意到正面作出这些假设。但科学的历史告诉我们,对这些“常识性”的假设提出挑战,有时却显得很富有成果,可能导致各种观察世界的新的方法的产生。有一种至今还没有被慎重提出的诸如此类的假设是:自然的规律由某些永恒的(或“超”时间的)定律或原理所决定。这也就是现在科学的基础。     

环环相扣的"统一理论"

“统一理论”在发展物理学家喜欢一切简洁明了的事物。他们认为,整个宇宙必定是由一套单纯的规律支配着其运行,但是让他们不安的是他们现在必须依赖两套理论:一个被称为量子力学(描述构成物质的基本粒子和这些基本粒子之间的相     

质量的起源

质量是什么?从平常的尺度来看,这似乎易于理解。物体包含的物质越多,它就越重;但在较小尺度上,在物质的基本粒子水平上看,就不完全了解质量的真实意义。很幸运,我们对其了解的前景已大有进展。高能实验已近于测试关于粒子质量问题的似乎有理的解释。这些概念的被肯定或被否定,其结果都将使我们更进一步地搞清质量的意义。     

正电子化学

物质世界存在着一种正反对称性。基本粒子中除光子、π°介子、ρ°介子、η介子外,每个基本粒子都有它对应的反粒子,例如与带负电的电子相对应,存在着正电子。这些反粒子的质量、自旋、电荷量和正粒子一样,但电荷符号相反,其他一些量子数如奇异     

人工智能的过去与未来

<正>有办法摆脱人工智能的兴衰周期吗?1956年夏天,一群数学家和计算机科学家占用了达特茅斯学院数学系所在大楼的顶层。在大约八周的时间里,他们想象着是否存在对一个全新领域进行研究的可能性。当时作为达特茅斯学院的一名年轻教授,约翰·麦卡锡(John McCarthy)在为研讨会写提案时创造了"人工智能"(AI)一词。他说,研讨会将要探索这样的假设:"从原则上来讲,     

计划经济大范围最优化的数学理论——(Ⅰ) 量综与消耗系数方阵

§1.引言在《回忆马克思、恩格斯》第一册中,拉法格写下了以下的回忆:“他(马克思)还认为一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到完善的地步”。苏联涅姆钦诺夫院士指出:“在这方面,经济科学不能有任何例外”。这句话无疑是正确的。他还将经济学与天文学进行比较来论述他的看法。他说:“天文学是最精密的科学,尽管在开始宇宙航行之前它还没有一点可能性来检验自己假设的正确性和直接在星际空间进行     

核力唯象理论

一引言核力是原子核理论中重要问题之一。对于核力的理解是系统地研究原子核结构和变化的基础。但这牵涉到基本粒子相互作用的问题,现有实验知识已清楚地证明了核子(质子和中子)间的相互作用极其复杂而多样化。最终地解决核力问题还有赖于基本粒子物理学在实验上和理论上的重大进展。现阶段研究核力问题的主要目的是从分析实验数据出发,以求对于核力     

多体格林函数在基本粒子理论中的若干应用

作为量子场论中非微扰方法的一种尝试,我们将多体问题中熟知的格林函数运动方程中引入反常配对作切断近似,以找寻新凝聚态的方法移植到基本粒子理论中来.结果如下: (一)B.C.S.型相对论超导模型无质量费密子B.C.S.型相对论超导模型的哈密顿量为     

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     

国际科学交流与动态 日本理论物理学的发展与现况

我能够在为了新中国的建设而努力于使物理学更好地发展的中国物理学者们面前得到讲演的机会,感到十分光荣。新中国的建成是全亚洲各民族解放的基础,是世界和平的堡垒。我除了对诸位在这一伟大事业上所获得的成就衷心祝贺之外,同时顶祝今后获得更大的发展。我作为第一个访问解放后的中国的日本理论物理学者,有义务把日本理论物理学的发展和现况介绍给诸位。虽然理论物理学的范围很广,但我只能谈一谈我的专业,也就是“基本粒子论”。基本粒子论从语义上来说是“基本粒子的理论”,但我们一般却用于稍微广泛一些的意义上,即包括理论原子核物理学的全部。在日本研究基本粒子论的人数非常多。这就形成日本理论物理学的一个特征。