LHC上的重大进展——发现Higgs粒子

2012年7月,欧洲核子中心CERN的大型强子对撞机（LHC）上的CMS与ATLAS实验组相继宣布发现了质量在125GeV附近的新粒子．其后,基于更多的数据和更深入的分析,CERN于2013年3月14日发表声明：“新的结果表明CERN发现的粒子是Higgs玻色子”．在简要回顾标准模型Higgs的理论以及在LHC之前的寻找结果之后,我们将结合近年来参-9CMS实验及Higgs寻找的工作经历,详细介绍LHC上Higgs玻色子的发现历程,以及对Higgs质量、耦合、自旋、宇称等性质的测量现状．     

中国基础科学领域的大型实验

正北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机是我国的第一台高能加速器,1984年开工建造,1988首次实现了正负电子对撞。1992年τ轻子质量测量的精确结果,纠正了过去τ轻子质量约7MeV实验偏差,并把精度提高了10倍。2004年1月,北京正负电子对撞机进行重大改造工程启动,采用国际先进的双环对撞技术,将对撞性能量大幅提高。可控核聚变实验装置2009年,世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置首轮物理放电实验取得成功,标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。全超导托卡马克核聚变实验装置装置,其运行     

CMS实验远程运行亚洲区域中心在高能所建成

[高能物理研究所] 在欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上的CMS实验中国合作组和高能所计算中心的共同努力下，北京CMS实验远程运行亚洲区域中心于日前建成，7月下旬启动跨区域的运行值班准备工作和试运行，8月15日左右将止式开始运行。     

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.     

中国科学家积极参与大型强子对撞机实验

欧洲核子研究中心近日宣布，在跨越瑞士、法国边界的大型强子对撞机（LHC）上，总能量为7万亿电子伏特的两个束流对撞成功。参与LHC实验工作的中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心的陈国明研究员表示，中国科学家积极参与了大型强子对撞机实验。     

LHC物理的方方面面

LHC即大型强子对撞机（LargeHadron Collider），位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心（CERN），是当今世界上最大、能量最高和有最强亮度的粒子对撞机。它的周长有30公里，探测器的总重量就有几千吨，造价超过几十亿美元。有几千名来自世界各地的科学家参加相关的实验和理论研究工作，探测器的精度和存取的数据量都是史无前例的。这台机器按计划应该在2008年建成并正式运行，     

利用CMS实验研究底夸克偶素的产生和极化

介绍了在大型强子对撞机(LHC)上的CMS探测器对底夸克偶素产生截面的测量方法、提取极化参数的算法以及触发率的计算。给出了利用CMS实验探测的底夸克偶素的分辨率、重建效率和触发率等。目的是在前所未有的超高能量下,通过测量强子对撞产生底夸克偶素的截面和极化度来验证非相对论量子色动力学(NRQCD)的因子化方法。     

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。     

强子对撞中测量J/Ψ极化的方法

描述测量 J/Ψ介子极化的方法,该方法能够测量质心能量为 10 TeV(或以上)的质子对撞中产生的 J/Ψ 介子的极化参量随其横向动量的变化, LHC 上的 CMS 探测器收集到的前 50 pb^-1 的数据就可以完成这项测量。研究了用于提取极化参量α 的拟合过程的误差,并分析了相应的测量精度。该方法的测量精度受到统计误差和系统误差的影响, 其量级为αstat < 0.13, αsyst < 0.01。在费米实验室的 CDF 实验上曾进行过 J/Ψ极化的测量, 其结果与非相对论 QCD 理论预言不符,在 CMS 上进行的再次测量将为这项研究提供更充足的信息。     

美国能源部正在田纳西州建造世界上最强脉冲中子束的散裂中子源

散裂中子源(Spallation Neutron Source，简称SNS)，是美国能源部在田纳西州橡树岭建造的基于中子源的粒子加速器。该加速器1999年动工建造，预计2006年竣工，耗资14亿美元，建成后可为科学研究和工业发展提供世界上最强的脉冲中子束。美国共有6个国家实验室参与了该工程的建设工作，来自纽约布鲁克海文国家实验室的华裔科学家     

CMS实验的希格斯性质研究

LHC (Large Hadron Collider)是目前世界上能量最高的强子对撞机. CMS (Compact Muon Solenoid)是LHC上的主要实验之一,其目标就是要寻找希格斯粒子,寻找超出标准模型的其他新粒子.本文简要介绍CMS实验发现希格斯粒子和研究希格斯粒子性质的进展.目前CMS已经发现了gg H, VBF, VH和tt H等4种产生道,也看到了4轻子、两光子、WW、ττ和bb等衰变道,确立了希格斯与矢量玻色子的耦合,也确立了与第三代费米子t, b和τ的耦合,测量了希格斯的质量、宽度、衰变分支比、自旋宇称、产生截面和微分截面,在误差范围内没有发现与标准模型的明显偏离.由于现在的研究结果主要来自2016年数据,误差还比较大,所有RUN2的数据分析完成以后,结果预计会有改进.     

建造一台第三代同步辐射储存环的建议

一、国际发展现状当前,作为同步辐射光源的正负电子加速器装置已经成为物理、化学、生物及其相关的子学科在研究与应用方面的强有力的工具。迄今为止,世界上已经建成并投入运行的同步辐射装置30多台,分布在约20多个实验室中,大约有6000多名科学家利用这些装置进行实验。尽管如此,这些装置还不能满足各方面急剧增长的需求。因此,建造新一代性能更好、光强更高的同步辐射光源已提上日程。目前,正在进行设计与建造的第三代同步辐射加速器约有14台,除美国、西欧及日本在建造能量为6～7吉电子伏的大型同步辐射装置外,大部分     

物理实验中调动学生思维积极性的尝试

物理实验课是工科学生的必修基础课，是学生进入大学后接受系统实验方法和技能训练的开端。每个实验都自始至终贯穿着设计者研究问题、解决问题的思路和方法。而这些设计思想和方法正是学生应该理解掌握的。然而，学生在做物理实验时，存在着“动手不动脑”的现象，到了实验室就忙于对照讲义操作，而对实验的方法、原理缺乏理解，这样机械地完成实验，对学生各方面能力的提高作用不大，因此特别需要教师多对学生进行引导，启发学生积极思考，做到“心手并用”。实验时要解决的问题是什么？采用什么方法解决问题？实验中可能出现什么问题，应…     

中科大将建院士会所建院士交流平台

继去年9月首次成功放电后，我国“人造太阳”实验装置——位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置（EAST）1月14日23时01分至15日1时连续放电四次，单次时间长约50毫秒，从而标志着第二轮物理实验的开始，标志着我国在全超导核聚变实验装置领域进一步站在了世界前沿。     

CCD及其在物理实验中的应用

CCD技术为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究之一，在物理实验中发挥着积极的作用，有着十分广阔的发展前景。本文介绍CCD的几个主要性能及参数；简述CCD测量系统的组成及工作原理；列举CCD在物理实验中的应用。     

用LHC撞出全新粒子 由5个夸克构成的奇特粒子是如何发现的？

正大型强子对撞机(LHC)是目前世界上能量最高的加速器。在这台人类历史上最大的国际科学装置中,两束质子被加速到接近光速,在特定位置对撞,产生出大量各种各样的粒子。高原宁院士领导的中国组通过在LHC上开展实验,率先发现了五夸克态奇特粒子。这不但是传统夸克模型的重大突破,也为人类探索夸克之间的强相互作用打开了新的窗口,并因此荣获2020年度陈嘉庚科学奖数理科学奖。     

宇宙线起源的天文和物理交叉前沿专辑·编者按

<正>一百年前,人们为研究空气里异常放电现象的起源,在海水下和隧道里,在埃菲尔铁塔上和高山上,还在极具危险性的高空气球上开展了大量的实验,最终发现了来自地球之外的宇宙线.随后几十年中,人们从宇宙线研究中发现了众多的基本粒子,在粒子物理学的发展中发挥了重要作用.尽管目前世界上最大的LHC加速器可以把质子能量加速到7 Te V左右,但与自然的加速器相比,仍相差千万倍的量级.宇宙加速器是什么?它们是如何工作的?在如此高的能量下,物理学基本规律是否会发生变化?为回答这些科学问题,今天的科     

地方理工院校开设创新与设计性实验的研究

湖南邵阳学院以地方理工院校的培养目标为统领,以学校实际情况为依据,开设了创新与设计性实验。介绍了“塔式”教学模式的实施过程与具体做法。经过几年的实践证明,教学质量取得了明显的提高。     

浅谈设计性物理实验的教学

设计性物理实验是在学生掌握基础性实验后，具备一定的综合实验基础知识及其能力之后进行的一种教学实践活动，设计性物理实验最关键是实验设计和实验方案的选择。对设计性物理实验的特点、目的和教学要求进行了具体分析，并对学生如何根据题目进行设计和教师如何指导设计性物理实验以及如何评价学生能力的教学提出了建设性意见。     

2008国际Top物理会议

在欧洲核子中心（CERN）建造的大型强子对撞机于2008年正式开始运行，LHC上的实验将会在TeV能区揭示和探询超出标准模型的新物理现象，直接导致物理学新的突破，使粒子物理研究进入一个新的时代。在检验标准模型以及寻找新物理两方面，Top夸克物理都将起到非常重要的作用。