天体粒子物理新世界

2002年2月5～7日在葡萄牙Algarve大学召开了“第四次天体粒子物理新世界国际会议”，这次国际会议的每个分会都对当前各领域状况做了一个综述，会上讨论的内容包括宇宙学参数、中微子物理和天体物理、引力波、宇宙线起源、传播和交互作用、极端状态下的物质、超新星和暗物质等。各领域的专家介绍了疏远超新星和宇宙学背景辐射近期成果，引力波探测新计划，国际空间站极高能宇宙线检测情况，     

中微子和暗物质物理的关联研究

中微子质量起源和暗物质本质是粒子物理和宇宙学前沿的重要科学问题,相关研究是探索超出粒子物理标准模型新物理的重要途径.近二十多年来,中微子和暗物质理论和实验研究均取得了重要进展.本文简单介绍了中微子和暗物质理论和实验研究的进展和展望,特别是两者之间的交叉关联研究.     

中微子物理及其在中国的前景

由日、美、中科学家组成的卡姆兰德(KamLAND)实验组在2002年发现了核反应堆中产生的电子反中微子消失的现象,文章在Phys．Rev．Lett．上发表后已被引用了1000多次,并被评为2002年国际十大科学新闻。中微子是一种非常小的基本粒子,几乎不与任何物质发生作用,很难探测,但它在粒子物理、天体物理与宇宙学中极为重要,迄今为止有关研究已获得三次诺贝尔奖。     

爱因斯坦探针探测keV能段暗物质信号的展望

探索暗物质的物理本质是当前天体物理学与粒子物理学的共同核心任务之一.质量落在keV能区的惰性中微子是热门的暗物质候选粒子之一,在粒子物理、天体物理和宇宙学中均扮演重要的角色.通过辐射衰变,keV惰性中微子释放出一个单色光子,其能量恰为惰性中微子能量的1/2,这一性质对惰性中微子的探测提供了可行的途径.2014年,一个国际合作团队利用XMM-Newton卫星数据在近邻星系团中探测到了峰值能量为3.5 keV的弱发射线信号,并提出这是惰性中微子暗物质的衰变信号.然而,对此发现的后续研究由于现有X射线数据信噪比的限制无法得到一致的结论.爱因斯坦探针卫星独特的大视场巡天将覆盖若干近邻大质量星系、星系团,对3.5 keV信号获得高置信度的探测或有效排除,并可对暗物质在keV能段的可能信号开展高灵敏度搜寻.     

中微子实验:追寻粒子世界的"隐世高手"

中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子,从宇宙诞生的大爆炸起就充斥在整个宇宙空间. 中微子非常重要,它拯救了能量守恒定律,也向现代粒子物理的"标准模型"提出了挑战.中微子不仅数量很多,而且它有无质量对粒子物理和宇宙学有巨大的影响.     

2021年粒子物理学热点回眸

粒子物理学是研究微观物质基本组成及其相互作用的前沿基础学科.聚焦粒子物理领域的几大研究热点方向——暗物质物理、中微子及粒子天体物理、缪子反常磁矩、重味物理与强子物理、希格斯物理与电弱物理及其他超标准模型新物理现象寻找,回顾了2021年粒子物理领域所取得的重要进展,并对相关方向的未来研究前景及未来大科学工程计划作了初步的...     

宇宙学和粒子天体物理学

本书是作者为学习粒子物理和宇宙学的研究生写的一本教材，1998出版第一版，这是2003年出版的第二版。宇宙学和粒子天体物理学是近几十年非常活跃的研究领域。随着新的探测器、天体望远镜以及一些其它实验设备的建造和投入使用，这一领域取得了惊人的进展。     

原子核和强相互作用物质的相变

简要回顾了原子核和强相互作用物质的相结构及相变研究的现状。说明原子核和强相互作用物质的相结构和相变的研究是原子核物理、粒子物理、天体物理、宇宙学和统计物理等领域共同关心的重要前沿领域,到目前为止已取得重大进展,但无论是具体实际问题还是研究方法等都需要进一步系统深入研究。     

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。     

暗能量宇宙学的研究进展

介绍了暗能量宇宙学相关课题研究的一些最新的研究进展.作者多年来一直致力于暗能量问题的研究,近年来在暗能量相关课题方面开展了大量的研究工作,在若干方向取得了一系列有意义的进展.对这些课题研究的进展进行了简要介绍,主要内容包括:暗能量宇宙学模型的观测限制研究,暗能量与暗物质耦合参数的宇宙学测量,在宇宙学中称重中微子与搜寻惰性中微子的研究,遗迹中微子在银河系中的引力结团研究,利用引力波观测开展宇宙学参数估计的研究,暴胀宇宙学模型的观测限制研究.     

中国天文学发展的机遇、挑战和拼争

 2019年，诺贝尔物理学奖授予了理论宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯、天文学家米歇尔·马约尔和迪迪尔·奎洛兹。前者以严谨的数学模型和物理理论来描述和解释宇宙的演化，使宇宙学成为可预测和验证的精准科学；后者采用新的方法发现了第1颗围绕类太阳恒星运转的系外行星，让人类重新认识自身在宇宙中的位置。新世纪以来，已有6个诺贝尔物理学奖归属天体物理学家，其他5个涉及的领域是：宇宙中微子和X射线源、宇宙微波背景不均匀性、宇宙加速膨胀、中微子振荡和引力波的发现。天文学正在迎来一个以理解宇宙的起源和人类自身为目标、以多信使天体物理学发现为特征的新纪元。     

在电弱能标范围内右手中微子质量模型的研究

粒子物理的标准模型并不是完美的,对大气中微子流和太阳中微子流的测量提供了中微子振荡的证据,证明中微子非简并的质量和混合．研究了Hung模型,并计算了muon衰变的振幅．     

关于中微子天体的进一步讨论

在工作的基础上,对中微子天体作进一步讨论和评述,重点讨论了中微子温度和数密度,两类中微子天体,中微子气体的Jeans不稳定,中微子星的形成和物质气体含量以及可能的观测效应等问题。     

谈谈宇宙学

二十年来,在物理学两大前沿领域内,形成了两个标准理论。一个是在小的前沿,在粒子物理领域内形成的统一弱作用与电磁作用的理论。这个理论十分成功,为此,已经颁发了两次诺贝尔奖金(1979,1984)。另一个是在大的前沿,在天体物理领域内形成的标准宇宙学。这个理论也十分成功,     

2018年粒子物理学热点回眸

 粒子物理是研究物质的基本组成和相互作用的前沿学科。从希格斯物理、新物理寻找、中微子物理、暗物质寻找、新强子态和强作用力机制研究、以及未来对撞机研究等方面回顾了2018年粒子物理学取得的重大进展及突破。     

大亚湾与江门中微子实验

中微子物理是粒子物理中最活跃的分支之一,存在众多未解之谜,可能成为超出标准模型的新物理的突破口.本文总结了中微子物理的现状和主要的科学问题,着重介绍了我国正在进行的大亚湾中微子实验和建造中的江门中微子实验.通过研究反应堆中微子,2012年大亚湾实验发现新的中微子振荡,测得了中微子混合角13.本文介绍了大亚湾实验的物理背景和项目背景,简述了实验方法和设计思想,并描述了探测器设计和建造.许多新的想法和技术创新在探测器设计与建造中采用,使探测器相关的相对误差仅为0.2%.在未来几十年内,大亚湾将保持对这一基本参数的最高测量精度.江门中微子实验2008年提出建议,2013年正式启动.通过在53 km处探测反应堆中微子振荡,它将能确定中微子质量顺序,并精确测量3个中微子混合参数.采用一个设计能量精度为3%的2×104 t液体闪烁体探测器,江门实验在研究超新星中微子、太阳中微子、地球中微子、大气中微子、以及奇异现象寻找方面也极具吸引力.它将对多个物理目标进行国际领先水平的研究.文中我们介绍了实验设计和研发的进展.除了大亚湾和江门实验,我们也参与了无中微子双贝塔衰变实验EXO,设计了一个新式的加速器中微子束流线,进一步扩展了中微子研究.     

粒子物理标准模型引论第二版

粒子物理研究能量低于2TeV的体系,即轻子和夸克等基本粒子之间的弱、电磁和强相互作用。本书以简明、易懂的方式介绍了粒子物理的标准模型,对强相互作用的理论发展、物质-反物质不对称性以及中微子物理的进展进行了评述。自本书第一版出版的8年以来,粒子物理标准模型的最主要进展认为：     

追踪宇宙“信使”冲击世纪谜题——高海拔宇宙线观测站简介

 宇宙线的研究具有悠久的历史,取得了许多划时代的发现性成果。但是人类对宇宙线的起源、加速和传播等问题仍存在诸多疑惑。大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）独具高海拔和大规模优势,计划利用多种探测手段开展联合观测,大幅提升对伽马和宇宙线粒子的鉴别能力。LHAASO有望获得史上最高的伽玛探测灵敏度,并在很宽的能量范围内精确测量宇宙线能谱,为宇宙线物理、高能天体物理、宇宙学和新物理学规律研究做出贡献。介绍了LHAASO的探测器结构、性能优势和科学目标。     

对大质量弱相互作用粒子的搜寻一无所获

一项物理实验得到的负面结果产生出一篇一鸣惊人的论文，并进入排行榜前10名，这是非常罕见的，但这恰恰是本期所发生的事情。论文#9报道在意大利大萨索国家实验室（LNGS）所进行的暗物质搜寻中没有获得有效的信号。这篇论文对粒子物理和宇宙学来说都具有极其重要的意义，因为它对宇宙学研究中要求的潜在暗物质的粒子物理性质加以限制。     

宇宙深处:探索高能天文中微子之谜——访冰立方中微子天文台徐东莲

 美国东部时间2018年7月12日11时，冰立方中微子天文望远镜团队宣布天文学领域的又一重大发现：架设在南极的望远镜实时预警系统于世界协调时间2017年9月22日20：54：30.43探测到一个能量约为290 TeV的高能缪子中微子（muon neutrino），并命名为Ice-Cube-170922A。这是首个拥有银河系之外源头的超高能中微子事件。对此本刊专访了曾在冰立方中微子天文台工作的青年科学家徐东莲博士，目前是李政道青年学者和上海交通大学物理与天文学院特聘副教授，研究方向为高能天体中微子和中微子天文。