NO.4:实验发现三重简并费米子

正组成宇宙的基本粒子可分为玻色子和费米子。现有的理论认为宇宙中只可能存在三种类型的费米子,即狄拉克费米子、外尔费米子和马约拉纳费米子,其中狄拉克费米子具有四重简并,外尔费米子和马约拉纳费米子具有两重简并,而三重简并的费米子在宇宙中是不存在的。这三种类型的费米子也能够以准粒子的形式存在于固体材料中,其中狄拉克费米子和外     

我国科学家发现打破常规分类的新型费米子

近日英国《自然》杂志发表一项拓扑物态研究领域的重大突破,中国科学院物理研究所的研究团队发现三重简并费米子,这是首次发现的打破常规分类的新型费米子,为固体材料中电子拓扑物态研究开辟了全新的方向. 组成宇宙的基本粒子可分为玻色子和费米子.费米子是构成物质的原材料,而玻色子传递作用力.现有的理论认为,宇宙中或存在三种类型的费米子:狄拉克费米子、外尔费米子和马约拉纳费米子.科学家们也一直在尝试寻找传统理论中所没有的新型费米子.     

振奋:研发对磁场有灵敏反应的新材料有望

正我们这个宇宙是由很多很多基本粒子组成的,基本粒子包括大家熟知的质子、中子、特别是电子,以及刚才介绍的各种各样的重子等等。我们对粒子的分类,所有的基本粒子可以分为两类,一类叫玻色子,一类叫费米子。我们所熟知的电子属于费米子的序列,光子就属于玻色子序列。对于费米子来讲,一个微观状态只能容纳一个费     

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     

超引力的理论基础和背景

 量子基本原理预言存在两类基本粒子：费米子和玻色子，但超对称又把它们联系起来并可相互转换。超对称的创新首次把每个粒子的内禀对称性和它们所在时空的对称性结合起来，因此局域的超对称理论必然包含爱因斯坦引力，称之为超引力。超引力预言自旋3/2基本粒子，是该粒子和引力自洽耦合的最简单理论。同时作为超弦的低能有效理论，超引力是超弦研究不可分割的部分。     

基本粒子的神秘“味道”

1897年,英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙（Joseph John Thomson）在阴极射线实验中发现了电子,这是人类探测到的第一个现代意义上的基本粒子。之后历时100余年,科学家们费尽周折,终于勾勒出比较完整的组成物质世界以及传递相互作用力的基本粒子族谱,它包含6个夸克、6个轻子、传递电磁力的光子、传递强核力的胶子、传递弱核力的带电和中性玻色子以及与基本粒子质量起源有关的希格斯（Higgs）玻色子。     

超对称谐振子

对称性是指系统的物理量在某一对称变换下具有不变性。因此,对称性与守恒量有着密切联系。物理学中的对称性,事实上意味着某种不可观测量。如果人们原来认为是不可观测的量,后来被实践证明可以观测了,则相应的对称性也就破坏了。根据粒子的统计性质,可分为玻色子和费米子两大类。如果玻色子和费米子之间存在对称性,粒子物理世界将是怎样一个图象呢?因此,物理学家大胆地引入了超对称性。在超对称条件下,具有不同内部自旋的粒子(标量介子、矢量介子、自旋1/2费米子等)结合到一个多重态中去。即可用超对称变换(超规范变换)将费米子与玻色子互相交换。这样,在超对称物理中,费米子和玻色子互为超对称伙伴。作者仿照Bose谐振子的形式:H_B=(ω_B/2){α~+,α},并考虑到费米子具有不同的统计规律,构造了Feremi谐子:H_F=(ω_F/2){b~+,b).利用超对称性,进一步构造了超对称谐振子的哈顿量:H=H_B+H_F.为了讨论方便,令ω_B=ω_F=ω,则:H=ω(α~+α+b~+b)。通过对比,找到了超对称谐振子的湮灭、产生算符的具体形式:其中是归化系数。     

对称性关系导出阿贝尔规范理论中的完全费米子-玻色子顶角函数

应用Dyson-Schwinger方程研究夸克禁闭、动力学手征对称性破缺等非微扰问题,必须要知道非微扰的顶角函数.提供了基于对称性关系来确定四维阿贝尔规范理论中的完全费米子-玻色子顶角函数的途径：用一组纵向和横向的费米子-玻色子（矢量）和轴矢量顶角的Ward-Takahashi关系导出完全的费米子-玻色子顶角函数,推导在动量空间和无费米子质量情况完成.这样导出的费米子-玻色子顶角函数应是微扰和非微扰都成立的.证明了该费米子-玻色子顶角在单圈阶确实是成立的,并简要讨论了该顶角的非微扰形式。     

中国科大为寻找“上帝粒子”作贡献

正本刊讯近日,欧洲核子中心正式宣布发现一个新粒子,而这个新粒子很可能就是几代物理学家寻找了数十年、被称为"上帝粒子"的希格斯玻色子。中国科学技术大学研究团队在探测器制造、科学研究及数据分析等方面作出重要贡献。以英国理论物理学家彼德·希格斯名字命名的希格斯玻色子,是物理学基本粒子"标准模型"理论中最后一种未被发现的基本粒子。多年来,科学界一直致力于证明它的     

由规范理论谈基本粒子的分类

本文从规范理论的角度将基本粒子分成基本费米子、规范粒子、Higgs粒子和超对称粒子四类,并说明了它们各自的作用.同时分析了通常几种分类方法存在的问题.     

我国科学家发现新型费米子

<正>英国《自然》杂志今天(6月19日)在线发表了中国科学院物理研究所的一项最新成果,该所科研团队首次发现了突破传统分类的新型费米子——三重简并费米子,为固体材料中电子拓扑态研究开辟了新的方向。该发现从理论预言、样品制备到实验观测的全过程,均由我国科学家独立完成。新型费米子的发现,是继"拓扑绝缘体""量子反常霍尔效应""外尔费米子"之后,中科院物理所     

SP(6)模型在复合粒子表象理论中的近似表示

运用复合粒子表象理论给出了费米子动力学对称SP(6)模型在s.d玻色子空间中的近似表示,并与精确的Dyson玻色子映像结果作一比较。     

粒子物理中的超对称、超统一和高维复空间

 在提出超对称变换的某些新表述的基础上,引入了超多重态.由此导出玻色子和费米子的一些形式上统一的公式.这样,一方面两类粒子分别相应于实、虚数,这就联系于相对论;另一方面,超对称的统一形式又联系于统一的统计性和泡利原理的可能破坏.因此,粒子物理的一种新的发展方向可能是高维复空间.     

宇观天体、微观粒子质量谱*

据核子、暗物质粒子(中微子归入暗物质)退耦为近相对论状态的两类自由流阻尼标度理论及微观粒子遵守的自然性法则,计算了从现时宇宙到Planck粒子的天体、核子、轻子、光子等费米型粒子和它们的超对称玻色型粒子、磁单极子的质量和半径,与现有的实验数据较好相符.由Dirac的量子化条件及单元磁荷、单元电荷规范式也能给出磁单极半径.首次否定了所谓"大沙漠"区存在,它分布着三代费米子的超对称伴子(玻色子),阐明宇观天体、微观粒子的内在联系.     

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。     

费米子的质量起源及其味混合结构之谜

尽管希格斯(Higgs)玻色子的发现已经定性地证实了标准模型的汤川(Yukawa)相互作用和质量产生机制,但如何定量地解释12种基本费米子的奇特质量谱、轻子与夸克各自的混合结构以及CP不守恒的强度等"味"(flavor)问题,依然是粒子物理学悬而未决的重大难题.简要综述针对这类问题的研究现状,并简单评述该前沿领域的未来发展趋势.     

物质的对称性、超对称性与大质量标度

研究了CP破坏、超对称性粒子与宇宙早期的关系,提出自然界的反粒子有2类：三代夸克,轻子及Ｗ±１,Ｚ０,γ的反粒子;与上述粒子具有超对称性的信使伴子.每个费米子有一个玻色子超对称性“信使伴子”,每个玻色子也有一个费米子超对称性“信使伴子”,且这些超对称性“信使伴子”都有很大的质标,并向10¹⁵　GeV延伸,填补了大爆炸后ｍＴ＝１．７５×１０²～１０^１４　ＧｅＶ（或1015　GeV）的空缺,对暗物质的研究也将起到重要作用.     

微腔对玻色子-费米子混合体系隧穿动力学的影响

从光学微腔与双阱中玻色子—费米子混合凝聚体耦合体系的薛定谔方程出发,推导出了粒子数算符以及光子数算符随时间演化的表达式,构造出系统有效的经典哈密顿量,利用数值方法和图示法研究了系统的动力学行为.通过相图发现玻色子和费米子的相互作用以及费米子之间的相互作用能够影响相对粒子数差随时间的变化;光学微腔能使系统稳定点增多,运动模式增加,混沌加剧.     

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.     

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。