日本粒子物理异军突起——汤川秀树与他抱憾离世的弟子

日本科学家汤川秀树(Hideki Yukawa)在1949年获得诺贝尔物理学奖,成为日本首位诺奖得主。他受曾在欧洲留学的仁科芳雄的影响,投身于新兴的原子核物理学研究,其提出的介子理论,在粒子物理学的发展中具有里程碑的意义。他的工作也激励了其学生坂田昌一继续在粒子物理学领域深入研究,提出强子理论结构“坂田模型”,并首次提出了中微子味混合的基本思想。汤川力挺坂田获得诺贝尔奖,遗憾的是,坂田因病早逝,与诺奖无缘。无论是汤川秀树创建的汤川学派,还是坂田昌一创建的名古屋学派,都在持续影响着日本物理学界,也成为全球粒子物理学界不可忽视的力量。本文为资深科普作家邢志忠在《赛先生》的专栏“标准模型小史”的第四篇。

场论与粒子物理领域发展态势(连载二)

(上接《大学科普》杂志2024年第一期“理论物理专题”)三、场论与粒子物理的发展趋势和展望1.形式理论21世纪以来,场论与粒子物理的形式理论研究取得了重要进展;它们集中在场论、引力与弦论、数学物理等领域的交叉前沿,例如,场论与引力高精度计算的新方法、散射振幅新形式、规范-引力对偶、非微扰和严格求解方法等。这些进展的共同特点是大大加深了我们对量子场论本身的理解,这将对基础理论的发展起到非常重要的作用。

场论与粒子物理领域发展态势(连载三)

4.强相互作用与强子物理量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的基本理论,将原子核乃至强子内部的强相互作用还原为点粒子夸克和胶子之间的相互作用,它的基本特点是:在高能区,相互作用弱,从而可以采取微扰论的方法处理;而在低能区,相互作用强,完全由非微扰的动力学主导。由于实验上能直接探测到的参与强相互作用的最小单元是色单态的强子,而不是组成强子的夸克和胶子(这一现象被称为色禁闭),因此,非微扰的强相互作用是强子物理研究的核心,由之导致的色禁闭的物理机制、物质的质量起源、强子的自旋结构等仍是标准模型内的未解之谜。

粒子物理发展的新趋势

粒子物理发展的新趋势西南交通大学教授焦善庆自贡教育学院教授蓝其开数十年来，人们认为组成物质的最小单元———夸克（即层子）是不可再分的点粒子，据此建立起来的标准模型，长期以来一直统治着基本粒子领域的研究，并且已取得巨大成功。然而夸克是否有亚结构，也一直...

粒子物理学和哲学物质观

本文根据粒子物理学的成就,揭示了古希腊原子论者的“原子”和“虚空”概念的现代意义。首先由现代物理学论证了粒子结构层次的有限性,同时从哲学方面说明了物质结构无限可分性的困准,同此肯定构成物质的基本成分的存在,赋于“原子”以新的形式。其次由粒子物理学的标准模型。提出“虚空”(真空)是基态的量子场,它是物质的基本形态,“虚空”非空,彻底否定了空间可以脱离物质而存在的形而上学观点。

粒子物理中4类相互作用统一的一种方案及其拉氏量

在评述了粒子物理中各种相互作用的统一理论后,基于以前提出的统一4类相互作用的最简单的规范群是GL(6,C),具体探讨了这一方案的拉氏量的一种可能形式.然后,讨论了它与其他统一理论的关系,并导出各种相互作用的方程.

超对称和环量子引力理论与粒子物理中的统一

在超对称理论中引入与自旋无关的超旋、超同位旋和各种超对称变换,从而统一描述玻色子和费米子.同时讨论了超对称和超弦中的各种相互作用及其它方面的统一,导出了环量子引力理论的4个定量结论,提出了可能存在从超弦到宇宙弦等不同尺度的泛弦.

非线性理论和粒子物理(Ⅰ)——与非线性波、非线性方程及复时空等的关系

非线性理论一直是量子力学和粒子物理发展中的重要方向.在此讨论了其中的非线性波、非线性方程、复时空、非线性算符、重整化和非线性叠加等问题.并特别探讨了由此得到的若干新结果.

对撞机实验上的粒子物理研究

粒子物理是研究物质最深层次结构的前沿学科.在实验方面,大型高能加速器是主要的实验手段,其以高亮度和高能量为发展目标,致力于新粒子的发现、标准模型的精确检验、以及寻找超出标准模型的新物理.简单介绍以高亮度为发展目标的北京正负电子对撞机、日本的超级正负电子对撞机,以及以高能量为发展目标的大型强子对撞机、处在研发阶段的环形正负电子对撞机上的一些物理课题的研究和目标.

非线性理论和粒子物理(II)——与几何、数学等的关系及可能的检验

基于文献《非线性理论和粒子物理(Ⅰ)》,继续探讨非线性理论中的测不准关系、量子化规则、混沌和相关的数学等.特别探讨其与非欧几何和广义相对论的关系,并得到某些具体计算.最后讨论这一理论可能的各种实验检验.

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.

粒子物理学中的基本原理及7大问题和量子理论的发展

粒子物理中的基本原理是必须区分已经检验的实验事实和优美的理论假说.由此提出粒子理论中的7个重大问题:标准模型中的矛盾;夸克模型源于部分子的而迄今没有发现任何自由夸克,可能它们仅是具有某种对称性的幻粒子;点粒子、高能和相互作用;Pauli不相容原理的可能破缺和某些基本原理及相应的QCD发展;中微子和中微子的振荡及质量;测不准关系及其新进展和超弦;量子力学叠加原理的发展和纠缠态.此外,讨论了量子理论某些可能的发展,并且某些基本原理可能彼此相关.

粒子物理还有很长的路要走——2008年度诺贝尔物理学奖成果简介

评述了2008年度诺贝尔物理学奖获得者南部阳一郎(Yoichiro Nambu)、小林诚(Makoto Kobayashi)和益川敏英(Toshihide Maskawa)的研究工作。南部由于发现了粒子物理中的自发对称破缺,这个低调而深刻的物理学家获得2008年度物理学诺贝尔奖的一半。小林诚和益川敏英关于CP不对称的工作,获得诺贝尔物理学奖的另一半。CP是英文电荷(Charge)以及宇称(Parity)的缩写,这里的电荷不完全是我们通常所说的电荷,电荷反演其实是粒子和反粒子之间的互换,宇称是空间的反演。1957年度诺贝尔物理学奖获得者李政道和杨振宁发现发现宇称不对称时,人们还没有发现CP对称性也被破坏了。最后,虽然CP破坏对宇宙中重子不对称起源具重要意义,但小林诚和益川敏英提出的CKM矩阵所导致的CP破坏还是太弱,不足以解释宇宙早期的重子数生成。毫无疑问,我们要超出粒子标准模型才能够解释重子数的起源,粒子物理还有较长的路要走。

广义非线性、非定常力学理论及在粒子物理学中的应用

本文考虑自由质点作高速非定常运动时其动量出现的非线性效应可按Ｌａｕｒｅｎｔ级数展开并可得出非线性和非定常功量力完整表达式。高速度的非线性和非定常现象可进一步推广到质点的非线性和非定常运动学理论，这理论由第Ⅰ类Ｆｎｃｄｈｏｌｍ型积分方程所确定。另外，根据所得非线性、非定常动量可以导出非线性的力学方程、功和能量、质量和能量诸关系式。文章最后计算了粒子物理学中μ￣（±）介子和快中子运动的实验，所计算的结果完全被实验所证实。

粒子物理的基本特征、相互作用和重味强子的质量

首先提出粒子物理的基本特征.其次讨论各种相互作用的距离,并得到新的泛量子常数公式和能量公式.然后探讨质量关系,进而讨论由重味夸克组成的强子的各种质量公式.最后推测了粒子物理某些可能的发展方向.

粒子物理研究的前沿与展望

本文介绍了粒子物理实验与理论方面研究的现状与前沿，指出了待解决的问题，展望了研究的前景，总结了粒子关联研究的结果。

以研究性教学为导向的“粒子物理”教学改革

文章首先对当前研究生课程教学存在的问题进行了分析,然后提出了以研究性教学为导向的"粒子物理"教学改革的策略,包括教学理念改革、教学内容改革、教学方法改革、考核评价方式改革。

20世纪中国粒子物理学史的分期、脉络及特点述评

本文大致按照时间顺序,选取若干坐标事件,将20世纪分为四个阶段,阐明我国粒子物理及其各分支学科的发展脉络,并论述20世纪我国粒子物理发展各阶段、各分支学科的特点。

粒子物理开放存取出版资助联盟简介与评价

粒子物理开放存取出版资助联盟(SCOAP3)致力于把全世界范围内粒子物理研究机构和图书馆组织起来,把它们用于订购粒子物理期刊的订购经费转变为支持这些期刊进行开放存取出版的资助经费,通过这一资助模式实现粒子物理领域全部高质量期刊的开放存取出版。SCOAP3资助模式具有科学合理的运作流程,可节省粒子物理科研机构、图书馆订购期刊的费用,为出版商提供稳定的收入,并且取消作者出版费用的做法也使出版商获得更多的投稿支持。

特霍夫特与韦尔特曼和粒子物理学理论

简要介绍了特霍夫特与韦尔特曼及其1999年诺贝尔物理学奖获奖项目研究情况