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1、粒子物理发展史话,粒子物理，又称高能物理，是研究物质组成最小单元 基本粒子的性质和其相互作用规律的一门学科。经过半个多世纪的努力，科学家们发现组成原子核的中子和质子不是基本的，物质是由夸克组成的。夸克与轻子组成基本粒子世界。,夸克有几种轻子弱作用和电磁作用的统一以及W，Z0 的发现宇称是否守恒量子色动力学（QCD）第一个反粒子 正电子的发现粒子物理面临的问题结束语,提 纲,一 夸克有几种？,60年代初，人们对强子排队时，发现有某些规律，可排成“八重态”，“十重态”。Gellmann 用三种夸克可 很好解释这种排列，以 后事实证明他是正确的。他获得了1969年诺贝尔 物理学奖。,一 夸克有几种？
2、,1974年，丁肇中和Richter发现了J/粒子，这是第四种夸克发现的证据。为此，他们获得了1976年诺贝尔物理奖。,1977年，1995年，分别发现了第五种 和第六种夸克。迄今为止，夸克共有六种。,一 夸克有几种？,4.实验上夸克存在的证据 20世纪70年代，J.I.Friedman,H.W.Kendall 和 R.E.Taylor三人在电子与质子深度非弹实验发现质子内部有“硬心”，他们获1990年诺贝尔物理奖。,一 夸克有几种？,二 轻子,电子 1897年，发现由电子组成“阴极射线”，他测量了电子的荷质比，获得了1906年的诺贝尔物理奖。1936年尼德尔迈耶在云室中发现,M.L.Perl
3、 在美国 MarkII 上发现了 轻子。1995年获得诺贝尔物理奖。美籍华人蔡永赐在预言 轻子存在，计算其衰变分支比方面做出了突出贡献。轻子总共只有三种。,二 轻子,2.中微子1930年，在解释“原子核的衰变的电子能量谱是连续的”这一事实时，物理学家泡利提出一假设：存在一个不带电的粒子，称为中微子。但由于它与物质发生相互作用的可能性很小，因而极不容易探测，长期以来对它的存在始终是一个谜。数十年后，人们终于探测到它，并且发现中微子有不同的类型（以上都获得诺贝尔物理奖）。,二 轻子,F.Reines 在50年代通过反应 找到中微子存在的证据，获得1995年诺贝尔物理奖,二 轻子,60年代，L.M.
4、Lederman，M.Schwartz 和 J.Steinberger 通过实验证明：中微子至少有两种：e 和 他们共享了1988年诺贝尔物理奖,二 轻子,本世纪初，美国费米实验室找到第三种中微子存在的证据。雷蒙德戴维斯（美）和 小柴昌俊（日）因为分 别探测来自太阳的中微 子和来自大气、超新星 爆发的中微子获得2002 年诺贝尔物理奖。,二 轻子,中国物理学家王淦昌早在40年代提出用核反冲法测量中微子的方法。三种中微子可以互相转变，即中微子有振荡，因此导致中微子有质量（虽然很小）。,二 轻子,三代夸克 三代轻子,三.弱作用和电磁作用的统一以及W，Z0 的发现,1.四种基本力,引力：牛顿受苹果落
5、地的启示而发现万有引力。电磁力：指南针在地磁作用下的偏移。弱力：中子及其它粒子衰变过程中出现。强力：夸克之间的作用力。,2.四种基本力之间的关系 这四种力之间可能是相互关联的。目前实验发现弱力和电磁力是统一的。有迹象表明，弱、电磁和强力是统一的。,三.弱作用和电磁作用的统一以及W，Z0 的发现,三.弱作用和电磁作用的统一以及W，Z0 的发现,3.弱作用和电磁作用是统一的，理论上做出贡献的 S.L.Glashow，S.Weinberg 和 A.Salam 获1979年诺贝尔物理奖,4.弱电统一理论预言存在 W，Z0 中间玻色子。CERN 的 C.Rubbia 和 Van Der Meer 因发现
6、 W 和 Z0 而获1984年诺贝尔物理奖。,三 弱作用和电磁作用的统一以及W，Z0 的发现,四 宇称是否守恒？,李政道，杨振宁 1956年在解释-是否同一粒子时提出宇称（左右不同对称性）不守恒，后被吴健雄的 衰变左右不对称所证实。李、杨获1957年诺贝尔物理奖。,2.J.W.Cronin 和 V.L.Fitch 在 60年代发现中性 K 介子 CP（正、反粒子和空间联合反演）不守恒，获1980年诺贝尔物理奖。,四 宇称是否守恒？,3.日本 Belle 和美国 BaBar 2001发现中性 B 介 子也存在 CP 不守恒。,四 宇称是否守恒？,世界平均值:,五 量子色动力学（QCD）,Cros
7、s 等于 70年代提出描述强作用的理论 QCD，被实验证实，获 2004年诺贝尔物理奖。,六 第一个反粒子 正电子的发现,1932年，C.D.Anderson 在云室中发现与电子质量相同但电荷相反的粒子 正电子而获1936年诺贝尔物理奖。很遗憾，我国物理学家赵忠尧却失之交臂。赵在 30年代初首次观察到正电子湮没和产生现象，并对 Anderson 的实验有重大影响。,Higgs是否存在？(期待LHC证实)超对称粒子（*注）是否存在？胶子球存在的证据，四夸克态、五夸克态、六夸克态和奇特态的寻找。暗物质的探测（可观察物质仅占4，23为暗物质）暗能量（占73）的理解和寻找反物质的寻找（AMS）CP破坏
8、的本质是什么？粒子为什么有质量？（从1eV到176GeV）*注：超对称粒子是指夸克、轻子自旋为整数，传播子自旋为半整数。,七 粒子物理面临的问题,七 粒子物理面临的问题,9.夸克、轻子是基本组元吗？10.夸克、轻子只有三代吗？11.中微子振荡的存在说明中微子有质量，在标准模型框架中不能解释。12.夸克、胶子等离子体是否存在？（期待RHIC上发现）13.为什么宇宙中物质反物质是不对称的？14.弦与超对称理论的发展和被实验的证实15.是否存在标准模型之外的模型？（标准模型远不能说完备，它有17个参数之多）,结 束 语,半个多世纪以来，粒子物理取得了举世瞩目的进展。这是数以万计的科学家，工程师共同奋斗的结果。这其中一些人在粒子物理发展的关键时刻起了举足轻重的作用。他们中许多人获得了诺贝尔奖；也有一些没有获得这样的殊荣，但是历史应该记住他们！只有在科学道路上攀登，不畏艰险，勇于创新的人才能抵达科学的高峰，只有这些人才能留下历史，成为所有科技工作者学习的榜样。,
