层子模型中介子和重子的波函数及其应用

§1 引言在1966年北京基本粒子理论组的同志们,根据当时核子电磁形状因子的实验资料和对实验中发现的大量强子用SU_3群分类的成功,提出了强子结构的层子模型。在这个模型中,认为强子是由层子构成的,介子是一对正反层子的束缚态,重子是三个层子的束缚态。这种图象所给出的介子和重子的分类,是与实验符合的。在这个模型中,认为层子质量比自前所发现的强子的静止质量大得多,层子之间存在超强相互作用,介子和重子都是层子越强作用的束缚态。超强作用具有SU′_3?SU″_3的不变性,目前所发现的强子都是SU″_3群的单态,在层子运动速度很低时,(v/c?1),超强作用具有SU_6的对称性。层子仍然服从费米统计法则。并且认为,仍然可以用场论去描述层子的运动规律。     

我们的世界是由弦构成的吗？

正随着2012年所谓"上帝粒子"的希格斯粒子在欧洲大型强子对撞机(LHC)上被发现,描述物质基本组元及其相互作用的粒子物理标准模型取得了极大的成功。粒子物理标准模型成功地描述了除了引力之外的3种基本相互作用(强、弱和电磁相互作用),但是它仍然存在规范等级、宇宙学常数、暗物质等一系列问题。这些问题激励着物理学家寻找超出粒子物理标准模型的新物理,其中一个重要的思想就是联系费米子自由度和玻色子自由度的超对称性。     

粒子物理中的各种对称性及其应用

讨论了粒子物理中轻子和强子对称性,强和弱相互作用及相应的质量和寿命对称性,量子方程对称性,衰变和碰撞等各种对称性及其应用和统一及对称性破缺.     

粒子的动力学模型和质量公式

简述了已知的粒子质量公式,由动力学的对称性自发破缺机制导出粒子的动力学模型和振动-转动模型,其简化形式是谐振子模型.由此得出某些与实验符合的定量结论和重味强子的质量关系,同时提出了新的轻子-介子(v,e;μ,π,Ｋ)与重子(p,n;Λ,Σ,Ξ)同位旋I相应的对称性.     

奇异数和强子的PNπ结构

奇异粒子虽然早在五十年代初即被人们所发现,而且经过西岛(Nighima)和盖尔曼(Gell-Manm)等人的分析研究,引进了奇异数概念,并作出了强相互作用下的奇异数守恒定律.但究竟什么是奇异数?奇异数守恒和不守恒的物理实质究竟是什么?当时都是完全不清楚的.到1956年,坡田昌一提出强子的pnΛ模型时,才首次使奇异数有了个明确的物理概念.1965年坡田模型发展为层子模型后,奇异数的携带者便由Λ超子改换为S层子(夸克),但由于自由层子至今尚未发现,层子是否真正存在的问题并未真正解决,所以奇异数又随着变成了一个完全抽象的概念. 为了在现有实验的基础上给奇异数下一个明确的定义,本文对奇异粒子的衰变反应进行了分析和综合,提出强子的pnπ结构,用π介子代替坡田模型中的Λ超子,不仅使奇异数又重新获得了具体而明确的物理概念,而且使坡田模型在重子结构问题上遇到的的困难得到了克服.另外本文还对奇异数守恒和不守恒的问题从物理实质上进行了分析.从而澄清了一些混乱模糊的概念.     

编内、"编外"粒子的超对称性和SUf(3)表示

据焦一宫提出的夸克、轻子的亚克三体结构模型和推广后的Preon模型，讨论了超对称性的数学和物理基础，分析了编内费米子和“编外”玻色子间具有的正、反两界粒子一一对应的超对称关系，且正、反两界粒子分别满足SUf（3）群和SUf(3）亚群对称，从而人为最近观测到的质量m^′＞50mp的奇异粒子是“编外”轻子型夸克q^′及q^-′的复合态H′（q′,q^-′），发现l^--q共振是“编外”玻色子中存在“反轻子型夸克”Sc^ 2/3(bc,g^-）的必然结果，可能是对亚夸克物理的有力支持。     

以标量双荷子为组分的层子结构模型(英文)

本文首先列举了对于层子有结构的观点有利和不利的论据。研究层子(夸克和轻子)结构的动因,主要是层子谱具有色×位×代的立方周期结构。大统一理论的成就说明层子,规范介子和希格斯粒子属于同一层次。对研究层子结构不利的因素是:没有发现高自旋的层子;没有发现任何层子有偏离点粒子的行为,如形状因子,反常磁矩等。然后,我们讨论了几个最早和最简单的层子结构模型。可以将它们分为两大类——积木式和算术式。Pati——Salam——Terajawa模型层于积木式的。这里层子的每一量子数都有亚层子来携带:Harari——Shupe模型属于算术式的,这里层子的许多性质在亚层子级没有载体。我们强调了简单性对于判断模型好坏的重要性。QCD破坏手征对称性意味着非阿贝尔规范群作为亚层子结合成层子的相互作用可能不适当。U(1)作用有可能从没有手征对称性产生出手征对称性。作为亚层子的结合力,U(1)(这时称为声作用)也是最简单的。在简短地讨论了磁单极理论的状况以后,讨论了以Harari——Shupe模型和Koh——Pati——Rodriguez模型为基础的一种声模型(AT模型)。这里假定亚层子是标量粒子,并是声的双荷子。只出现三种声荷,其量值在二维声平面形成正三角形。我们讨论了可能的手征对称性的产生机制。我们期待,复合的有效拉氏量具有SU(4)×SU(2)_L×SU(2)_R的整体对称性。这个对称性规范化和自发破缺就产生所需要的唯象结果。     

J粒子与层子对的复合模型

最近实验发现两种质量大、衰变宽度窄的新粒子。许多理论物理工作者认为这是具有新量子数的两个层子组成的矢量介子。本文认为它们是两个层子对组成的共振态,其中一对是普通的层子,另一对是具有新量子数的层子对。因而可以将两种新粒子统一起来,并可以解释不久前发现的e~ e~-→h(即电子对湮灭产生强子)实验中出现的“平台”现象。     

代的结构关系,最简洁的粒子复合模型和重味强子的质量公式

第一代夸克－轻子是组成所有粒子的基元，第二、第三代由二正一反基元组成，夸克和轻子不混合时正好只能形成对称的３代正反基元组成联系于弱电相互作用量子───光子，Ｗ￣±，Ｚ￣０和强相互作用的基态介子。这种结构是最简洁的和对称的，也是和某些已知模型一致的。夸克－轻子如果混合还可以组成其它粒子。根据ｓ－ｃ夸克的对称性，由ｕ，ｄ，ｃ组成的重味强子可以分为ＳＵ（３）的８重态、１０重态，并导出相应的简单的质量公式，由此可以预言若干强子的质量，如或３６７３ＭｅＶ．同时，推广Ｒｏｓｓ模型能得到τ的结构模型，其质量公式和已知的α＿ｓ值及１９９２年ＢＥＰＣ测得的最新质量完全一致。     

结构模型中(1/2)~+重子的轻子型弱相互作用

本文从基本粒子的结构模型出发,讨论了(1/2)~+重子的轻子型弱相互作用。按照结构模型的观点,(1/2)~+重子是由三个基础粒子构成的,重子的轻子型弱相互作用(包括轻子衰变、μ俘获和中微子反应。)是组成重子的基础粒子弱相互作用的结果,即构成重子的某一个基础粒子和轻手相互作用转化成另一个基础粒子,在作用过程中另外两个基础粒子不     

SU(4)新粒子的质量关系

新近实验强烈地启示强子可能是由四个层子组成。如果强作用具有(破缺的)SU(4)对称性,那么在强子的质量谱中必然会表现出这种规律性②。为了能从层子力的角度对各种质量关系的成立条件进行深入的分析,并且求得重子和介子间的质量关系,我们采用资料③的讨论方法,设层子p’、n’(图中记作O)的质量为no,层子λ’(记作)的质量为λ_0,层子c’(记作Δ)的质量为C_0,诸层子间的二体作用对自旋Σ旋的依赖分为如下十二种:     

强子对撞机上中性top-pion介子产生过程(pp(pp-)→Π0tΠ0t,bΠ0t)的研究

描述电弱相互作用的电弱统一模型即Glashow-Weinberg-Salam( GWS)模型和描述强作用的量子色动力学(QCD)组成了粒子物理学中的标准模型(SM).迄今为止,它是大家普遍承认的最好的描述弱、电、强3种相互作用的理论,大量实验成功地验证了这一模型.但是,其电弱理论中为产生电弱对称性破缺而引入的Higgs粒子,至今仍未在高能物理实验中发现,电弱对称性破缺(EWSB)机制还不清楚.因此,人们认为:电弱对称性破缺机制问题很可能涉及超出标准模型的新物理,并为最终解决质量起源问题提供线索.这个问题是当前粒子物理中最重要的问题之一,也是当前和未来高能对撞机,尤其是强子对撞机的重要研究内容之一.     

SU(3)×U(1)弱电统一模型中的Higgs粒子

本文先给出一个对称性破缺前不仅左、右对称,而且中微子(或反中微子)与荷电轻子、反轻子的弱作用也相同的SU(3)×U(1)模型,然后对Higgs自作用势的自发破缺、Higgs粒子的性质和作用进行了详细的讨论,并得出了各Higgs粒子的质量。     

Bs—-Bs混合中代非普适Z'玻色子效应研究

欧洲核子中心大型强子对撞机上的B介子物理实验组LHCb基于1 fb-1的事例,精确测量了Bs-Bs混合相关的4个独立物理可观测量:质量差△M,衰变宽度差△Γ,CP破坏相角φc(c)ss和双assl子同号电荷不对称assl(like-sign dimuon charge asymmetry).Bs--Bs混合过程在粒子物理标准模型框架内由箱图和企鹅图主导,因此它对新物理的效应十分的敏感,是探索新物理的良好场所. 在很多超出标准模型的新物理模型中,都给出新的U'(1)规范对称性以及伴随的新Z'规范玻色子.如果这个规范玻色子和3代费米子耦合不是普适的,经过费米子的混合后很自然的可以给出味改变的Z'耦合[1].虽然弱相互作用强度很小,但是由于味改变的Z'中性流发生在树图水平,这个新物理将对Bs-Bs混合带来非常明显的效应.     

囚禁与物化

本文分析了层子的囚禁和物化(强子化),指出它们是物质结构新层次里出现的新特点。根据囚禁和强子化之间有紧密联系的观点,提出了一个层子强子化的模型。这一模型认为强子化过程就是层子在引起囚禁的等效位势作用下多次辐射介子的过程。利用这一模型得到了喷注中的平均多重数按质心系能量的对数增长,喷注张角和能量成反比,以及平均横动量是常数的结论。这一结果和10Gev 以下e~ e~-湮没所产生的喷注结构相符,同时也和10Gev以上出现的三喷注事件中层子喷注的结构相符。     

在强子对撞机上探测与规范玻色子关联产生的中性top-pion介子

虽然标准模型(SM)已被大量的精确实验所检验,但到目前为止,高能物理实验还未发现Higgs粒子,电弱对称性自发破缺(EWSB)机制还不清楚.电弱对称性自发破缺机制问题很可能涉及超出标准模型的新物理,并为最终解决质量起源问题提供线索,因此这个问题是当前粒子物理中最重要的问题之一,也是当前和未来的高能对撞机,尤其是强子对撞机的重要研究内容之一.在众多超出标准模型的新物理模型中,顶色辅助的人工色(TC2)模型[1~2]是一种较为理想的动力学破缺理论,目前与实验结果无明显不符,并解释了重夸克质量问题.TC2模型预言了新粒子的存在,如top-pi-…     

超对称性

一引言基本粒子的对称性理论包括时空对称性和内部对称性两方面.虽然对这两方面都有过很多研究工作,但以前关于对称性问题的讨论有一定局限性,使人们还可能没有揭露出基本粒子的某些基本对称性质。例如,以前所研究的对称性都是玻色子和玻色子之间的对称性,或费米子和费米子之间的对称性,而没有讨论费米子与玻色子之间可能存在的对称性。另一个问题是人们还没有成功地把内部对称性与时空对称性非平凡地结合起来,组成更大的对称群。这两个问题是互相有联系的。实验事实指出在玻色子与费米子之间可能存在着某种对称性。先看强子方面.我们知道介子的质量谱和重子的质量谱大体上是相似的,介子的作用强度与重子的作用强度也是一致的。当用层子模型来描述强子相互作用时,(?) BM 顶角图(B代表重子,M 代表介子)和MMM 顶角图的差别仅在于“旁观”层子不同,而顶角中起作用的部分是一致的,因此,(?) BM 顶角和MMM 顶角具有明显的对称性。此外如电荷半径、形式因子等性质对于介子和重子也是相似的。因此,系统地探讨玻     

粒子标准模型中量子数的对称性矛盾和新的组合量子数

粒子物理中的标准模型包含某些对称性矛盾.三代夸克-轻子偏离SU(3)对称性,按此它们应该组成对称的6个SU(2)群.如果对称性完全成立,类似于u-d是I=1/2的同位旋二重态,c-s和t-b及三代轻子(ve-e,vμ-μ,vτ-τ)也应该是是I=1/2的同位旋二重态.但这与s和c夸克是两个I=0的同位旋单重态不同.我们引入一个新的组合量子数F=I-S,它可以惟一地描述各种重子.此外,粒子物理中还存在短程的强、弱相互作用与作用距离的矛盾;由相同的夸克组成核子-介子时,结合能与稳定性的矛盾;超弦的质量可达宏观标度Δm=2.209×10-2g等.     

物理学中的负质量和虚质量问题

由引力论中“负质量佯谬”的讨论可导致牛顿引力定律推广到有反物质和反引力的情形,使理论对m→(-m)变换具有不变性。由质量的解析延拓mo→ims看出超光速粒子的存在,进而为超光速中微子建立一个“三味振荡”的最小模型,它可能解释最近发表的太阳中微子等实验结果。这两种对称性反映了物理中引入i的必要以及i与(-i)的对称性。最后对中微子在天体物理研究中的地位也作了一些猜测性的讨论。     

海鸥效应的短距离量子场理论

由于玻色强子与费米强子的Dimensiongrad(维度)算子不同,重整化群是亚群(Demigroup),不是半群(Semi—group)。亚群对称性导致Callan—Symanzik方程,其广义函数解,耦合传播子及耦合对易函数都是真实的。海鸥效应理论与实验数据符合且给出:γ_B(g_R)=-(0.045±0.015),α_S=0.15±0.03。强子产生的短距离条件与QED普通量子场论框架一致,不是模型假设。