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。     

扫描隧道显微镜在隧道谱微观无损检测中的应用

用扫描隧道显微镜(STM)研究了三种样品扫描隧道谱.记录和分析了三种样品的隧道电流与偏压的相关变化关系的隧道谱谱学性质.结果三种样品的隧道谱重叠得很好,表明STM在隧道谱无损检测研究中有广泛的应用,也为STM在隧道谱学研究提供了实验基础和理论分析方法.     

介子结构波函数与贝特-沙尔披特方程

近几年来,高能物理实验发现了许多强相互作用粒子共振态(以下简称为强子),推动了对强相互作用对称性研究的迅速发展。文献[1]对近几年来对称性的实验和理论研究情况进行了总结分析,指出理论的研究不能仅仅停留在唯象的对称性描写,而需要研究基本粒子的内部结构,文章还分析了从现有对称性研究中给出的强子内部结构的可能图象和性质。中国科学院原子能研究所,中国科学院数学研究所和北京大学提出了强子     

核环境中的多重散射和能量损失

当快速部分子在核介质中传播时会和介质中的其他部分子发生多重散射,从而导致横动量展宽效应以及喷注淬火效应.本文综述了基于微扰QCD高扭度因子化计算核环境中部分子横动量展宽的最新进展,讨论了高扭度展开框架下的部分子能量损失计算及其在RHIC和LHC上高能核碰撞中领头强子产生中的应用.具体介绍了扭度-4过程的次领头阶计算,论证了核环境中双重散射的QCD因子化定理,证明了核介质性质的普适性并推导出了核介质性质的QCD演化方程,发现RHIC和LHC质子-原子核碰撞中向后快度区强子产生的核增强现象可被解释为非相干双重散射效应.进一步给出了高扭度展开框架下部分子能量损失效应对高能核核碰撞中大横动量强子谱产生的次领头阶数值计算方法,分别计算了π0,η,ρ0,?, KS0和ω等领头介子的产额及其核修正因子,讨论了不同领头强子的产额比,通过对核修正因子的理论计算与实验数据进行对比来抽取喷注输运参数,发现相对论重离子碰撞中领头强子谱的压低需要同时考虑初始喷注谱、能量损失机制和真空部分子碎裂函数这三个部分的影响.     

相对论重离子对撞中喷注淬灭的研究

喷注淬灭现象是相对论重离子碰撞中可能产生高温高密新核物质—夸克胶子等离子体（Quark-Gluon Plasma,QGP）的特征之一.我们分别测量质子-质子碰撞和重离子碰撞中的各种强子谱产额,并通过比较不同体系强子谱的产额,发现重离子碰撞中强子产额相对于质子-质子碰撞产额有所压低,进而研究喷注淬灭机制.不同强子产额的压低程度检验了一些理论预言,并为新的理论的提出提供重要的实验依据.     

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。     

轻子和夸克结构的W粒子模型

一轻子、夸克是否是点粒子? 强子谱的规律反映了强子具有内部结构,例如:人们发现质量最小的一些介子和重子可以按SU(3)的八重态和十重态分类,于是强子可视为相应于SU(3)基础表示的夸克的束缚态。高能深度非弹性散射实验进一步揭示了强子是非点状粒子。现在对强子具有内部结构已为粒子物理学家所公认。至于轻子和夸克是否仍然可分,是否也具有内部结构,近年来亦为     

用复合粒子埸论计算介子的衰变宽度

<正> 现在实验上已发现的粒子,约有二百多个了。为了对这些粒子作统一之解释,自然要提出粒子之结构问题。1965—1966以来,许多学者对强子结构提出了许多模型,其中最突出的是以SU_3对称性质为基础的、类似于坂田模型的复合粒子模型。在高能电子弹性散射与深度非弹性散射实验中,也确实表明强子是有一定大小、有颗粒状的内部结构的粒子。这样,过去以“点模型”为基础的量子场论必须进行改造,必须要将     

超级Z-工厂上的物理

本文在调查研究和理论分析的基础上,对超级Z-工厂上可开展的特色高能物理实验做了归纳和小结.文章指出超级Z-工厂中可以开展许多科学意义重要、别处不可替代的高能物理实验,归纳下来在下列四个方面具有突出优势：i）Z-玻色子性质的精确测量,寻找与Z-玻色子有关的稀有过程的实验研究;ii）韬（τ）轻子性质,寻找与韬轻子有关的稀有过程和发现关系到韬轻子和/或Z-玻色子的CP破坏（肯定与CKM矩阵相因子无直接联系）的实验研究;iii）重味和双重味强子的性质,其激发态质谱,奇异重味强子等的实验研究;iv）通过测量喷注形状直接测量QCD耦合常数αs（m2Z）,测定重味夸克和胶子到重味强子和双重味强子的碎裂函数,检验非微扰碎裂模型理论等的实验研究.另外,由于建造超级Z-工厂可以作为我国加速器高能实验物理未来基地规划中的一个选项,国内同行已经完成了相关的学术研究论文14篇,并已汇集成题为＂超级Z-玻色子工厂物理＂的专辑,发表在SciChina-Phys Mech Astron上,2010年11月份的53卷11期中.本文对这14篇论文做扼要概述,同时也做了一些补充.     

大型强子对撞机上膺快度及能量估计研究

利用Mathematica软件研究了相对论重离子对撞中末态带电强子赝快度分布谱,并与大型强子对撞机(LHC)上2.76 TeV及5.02 TeV铅-铅(Pb+Pb)对撞实验数据进行拟合,编写数值算法程序抽取了最中心碰撞流体演化纵向膨胀加速度参数.为了研究纵向加速度效应及流体黏滞效应对夸克胶子等离子早期能量密度估计的影响,依据Bjorken能量密度估计模型,讨论了考虑黏滞效应修正的能量密度估计模型,发现黏滞效应会使对碰撞早期的能量密度估计增大.     

短距离量子电磁场中的快光子发射

在ISR上发现高能单光子发射现象后,通常将这种现象解释为胶子—层子的康普登散射及反层子—层子湮灭、CIM介子—层子散射,等等,但是,理论计算结果与实验数据符合的不大好. 有可能,强子-强子碰撞产生快光子是一种短距离量子电磁场中的现象.快光子的能量-动量分布由短距离量子电磁场的性质所决定.设量子电磁场由于高能强子—强子碰撞而被限制于空间线度l内,光子发射过程发生在时间间隔τ内;当光子频率ω满足τ≤2π/ω或波长λ>1时,光子进入非定域区,量子电磁场具有短距离性质.由Pauli-Jordan的电磁场测不准关系:     

铁乳胶室簇射转换曲线半宽度与强子／γ分辨

利用中日合作西藏甘巴拉山铁乳胶室的实验数据，研究了级联转换曲线及其半宽度（ＦＷＨＭ）的性质，讨论了利用半宽度分布将起始点深度面△ｔ＜６ｃ．ｕ．的簇射事例中强子与γ区分开来的可能性，并由此提出一种联合判选标准，这种标准提高了铁乳胶室强子的判选效率．     

LHC能区相对论重离子碰撞中的双轻子产生及其信号与背景的研究

在微扰QCD框架下，描述了强子—强子(p—p)作用中重夸克c-↑c和b-↑b的产生；基于Glauber模型，考虑核遮蔽效应，推广强子—强子相互作用到核—核(A—A)情况。模拟了LHC能区铅—铅(Pb—Pb)碰撞中重夸克产生和轻子衰变，预言了ALICE向前区域的μ子产生率和双μ不变质量谱，讨论了肛子产物的实验观察效应；建议了一种进行数据分析、抽出μ子对信号和背景产物的物理方案，预言了ALICE实验中关联μ子对的测量精度，解决了ALICE实验中复杂肛子产物的分离技术。     

CBM能区带电强子谱的中心度依赖

德国反质子和离子研究装置(FAIR)上的压缩重子物质(CBM)实验为研究高重子密度环境下的强相互作用物质性质提供了机遇与挑战.为了提供实验参考与理论对比,利用多相输运模型(AMPT)模拟了CBM能区(束流能量10～40 AGeV)氙氙(XeXe)碰撞,并系统研究了几种末态带电强子(π、K、p)在中心快度区的横动量谱.结果显示:在固定束流能量下,从中心碰撞到边缘碰撞,中心快度区的带电粒子产额逐渐减少.基于热化-径向流模型对强子横动量谱的拟合结果显示,在固定束流能量下,从中心碰撞到边缘碰撞,强相互作用物质系统热力学冻结时平均横向速度逐渐减小,系统温度逐渐升高.     

CSR能区的高重子密度核物质研究进展

本文主要结合我国核物理大科学装置研究QCD相图的低能部分,即高重子密度下核物质的性质.通过理论结合实验,研究了高重子密度下核物质及强子共振态的性质,并且给出0.5–1.2 GeV/u能区的重离子碰撞可能产生的与高重子密度核物质性质相关的一些实验信号,在实验上完善了测量装置,进行了初步测试实验.初步的实验结果显示可以在HIRFL-CSR外靶开展高重子密度核物质性质实验研究,为后续建造专门谱仪研究QCD相图在低能部分的行为奠定了基础.     

四夸克系统QQQ’Q’的色连接及e+e-湮灭过程中新束缚态的产生

本文研究了e+e-湮灭反应中四夸克系统Q QQ’Q’的一种特殊的色连接方式,讨论了相应的末态强子能量、动量分布等强子化效应,并发现这种没有色分离的特殊色连接方式有利于双重重子,如X、Y、Z粒子等新束缚态的产生,实验上可通过三喷注类事例来进行鉴别寻找.     

布尔函数性质的谱特征

布尔函数对于分组密码及流密码的安全性起着重要的作用。为了抵抗几种对密码体制的攻击,布尔函数需要具有几种相应的准则:平衡性,高代数次数,高非线性度和高相关免疫度等。Walsh变换和Walsh谱技术是研究布尔函数性质的有效方法,利用Walsh谱技术研究布尔函数的一些重要性质,将这些性质(平衡性、非线性度、相关免疫性、扩散准则、严格雪崩准则、代数免疫性)进行量化。主要研究了布尔函数的Walsh谱及相关的性质,重点介绍了布尔函数的几种密码学性质及Walsh谱与其他密码学性质之间的关系,得到了布尔函数性质的一些结果:首先介绍了布尔函数Walsh谱及其他的密码学性质,然后分析了布尔函数Walsh谱与其他性质之间的关系,包括与汉明重量、平衡性、非线性度、相关免疫性、扩散性、严格雪崩性、代数免疫性之间关系。     

视点

聚焦 大型强子对撞机撞开发现之门 9月10日，科学家在靠近法国和瑞士的地下室开启了大型强子对撞机，由此开始了高速粒子对撞系列实验。     

高能强子反应中不同赝快度窗口内的多重数分布和多重数正关联

在总质心系能量s~(1/2)=540GeV 的pp 反应中,关于不同■快度窗口内带电粒子多重数分布和多重数正关联的最新实验数据,进一步证实了模型所提出的高能强子—强子非衍碰撞过程的统计性质。模型对未来更高能量的实验作了预言。     

卢丁的谱学性质及其测定烟草中的铁(Ⅲ)

研究了卢丁的红外、紫外等谱学性质,以及在CTMAB存在下卢丁与铁的显色反应.发现在盐酸介质中,卢丁能与Fe