夸克禁闭和渐近自由
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➢ quark-parton model 那些自旋为1/2的部分子 (点粒子)就是所有的价夸克和海夸克。
➢ 夸克禁闭 ➢ 渐近自由
夸克禁闭和渐近自由
6
内容
一. 夸克模型和三代夸克 二. 渐近自由--量子色动力学理论 三. 渐近自由的实验验证 四. 夸克禁闭难题 五. 展望
夸克禁闭和渐近自由
7
一. 夸克模型和三代夸克
六十年代 发现了大量强子态， 1960 反Σ粒子发现, 王淦昌等。 1961 SU(3) 八重态方案，对称性分类。 Neeman,Gell-Mann 1964 Ω-发现 1964年 Gell-Mann提出Quark model。
1965-66 层子模型(相对论性)。
夸克禁闭和渐近自由
8
夸克禁闭和渐近自由
9
s
K0(ds)
K+(us)
s
K*0
K*+
-(u d) 0
+(ud) I3
-
0
+ I3
K-(su)
K0(sd)
自旋为0
0 = uu-dd
△- △0
△+ △++
2
K*-
K*0
自旋为1
s
(ddd) (udd) (uud) (uuu)
B-factorySuper-B factory(Japan)
夸克禁闭和渐近自由
电荷 +2/3 -1/3
0 -1
“基本” 粒子
从轻到重
uc
t
d
s
b
e
e
夸克 ( q ) 轻子 ( l )
夸克禁闭和渐近自由
18
➢ mu=1.5-4.5 MeV ➢ md=5-8.5 MeV ➢ ms=80-155 MeV ➢ mc=1.0-1.4 GeV ➢ mb=4.0-4.5 GeV ➢ mt=174GeV
27
夸克禁闭和渐近自由
28
夸克禁闭和渐近自由
29
夸克禁闭和渐近自由
30
➢ 实验上的Scaling现象告诉我们，如果电子－质 子的非弹散射是由于电子与质子内部的许多类 点成分发生不相干的弹性散射所引起的，那么 Scaling现象就自然发生。人们将这些类点组成 分称为部分子(Parton)。
➢ 这样，电子和质子内的点Parton相互作用发生 弹性散射就成为电子－质子深度非弹散射的基 本过程。
夸克禁闭和渐近自由
美《科学》杂志评出08年十大科学进展
➢ 在对细胞重新编程“定制”细胞系方面，开启了一个生物学 研究新领域。
➢ 第一次直接观测到了太阳系外围绕其他恒星运转的行星。
➢ 癌症基因名单扩充。
➢ 发现了一类全新的以铁化合物为基础的高温超导材料 。
➢ 看”到了蛋白质如何与目标结合，然后转换细胞的代谢状 态，起到促成某一组织特性的作用。
➢ 发现了一种有应前景的新工具，能够把风能、太阳能发电 等所产生的过剩电能进行规模化存储，迈向可再生能源。
➢ 胚胎视频：研究人员对发育中的胚胎内部细胞进行了史无 前例的细致观察。
➢ 研究发现“好脂肪”工作过程，他们可以将“好脂肪”转变为 肌肉，反之亦然。
➢ 计算物质世界的重量：物理学家最新的计算数据表明，标 准模型非常准确地预测了质子和中子的质量。
n(udd)
p(uud)
*-
0
*+
(dds) *(dss)
(uds) (uus) *0 (uss)
-(dds)
0 (uds) + (uus)
0
I3
- (sss)
质量公式预言 m- 1670 MeV 实验 m- 1672夸.克4禁5闭和渐0近.自2由9 MeV
-(dss)
0(uss)
10
夸克禁闭和渐近自由
➢ 1977年发现了b夸克，1995年发现了t夸克。
夸克禁闭和渐近自由
三代费米子
夸 克
uc ds
t轻 子
b
e e
一直到1995年，费米实验室发现顶夸克 总共发现了三代夸克、三代轻子(48)。 在它们之间传递相互作用的是规范玻色子(12)
夸克禁闭和渐近自由
九十年代末美国和日本化巨资建造了B介子工 厂就是为了寻找在B介子中CP不守恒现象。此后几 年来两个B介子工厂的实验(美国的BaBar和日本的 Belle)证实了他们提出的CKM矩阵（KM是 Kobayashi-Maskawa的缩写，C是意大利科学家 Nicola Cabibbo的代称）。
夸克禁闭和渐近自由
19
夸克禁闭和渐近自由
20
物质结构的层次
原子→原子核物理→粒子物理(高能物 理)
粒子物理就是研究物质结构的最小组成成份 (夸克、轻子)及其基本相互作用(电磁、弱、 强相互作用)规律的科学。
夸克禁闭和渐近自由
21
ห้องสมุดไป่ตู้.渐近自由--量子色动力学理论 (Quantum Chromodynamics (QCD))
➢ 色自由度引入 1972 color Gell-Mann 1964 Greenberg 1965-66 层子模型
Para统计
夸克禁闭和渐近自由
22
夸克禁闭和渐近自由
23
夸克禁闭和渐近自由
24
2 - 5 GeV 强子 R 值测 量
4040
3770
4160 4415
夸克禁闭和渐近自由
R/R(%)
11
夸克禁闭和渐近自由
12
线性势+库仑势
线性势夸克禁闭
Kr r
夸克禁闭和渐近自由
13
夸克禁闭和渐近自由
14
➢ 1973年Kobayashi-Maskawa在日本学术刊物”理论 物理进展”（Progress of Theoretical Physics）发 文指出如果自然界中还存在（至少）第三代夸克 (顶夸克t和底夸克b )，微观粒子系统中的CP破坏现 象就可以得到解释。从而预言了底夸克b和顶夸克t 的存在并为实验所证实。他们还认识到B介子(包含 b夸克的介子)有可能是研究CP对称性破坏的最理想 的场所。发现对称性破缺的来源并预言了自然界至 少存在三代夸克。
BES前:
15-20
BES(total):
6.6
25
夸克禁闭和渐近自由
26
1967-1968 深度非弹中的 scaling渐近自由。
Friedman,Kendall,Taylor 1990 Nobel Prize Quark-parton model Feynman, Bjorken, …
夸克禁闭和渐近自由
➢ 更快、更廉价的基因夸克组禁闭测和渐近序自由
2
夸克禁闭和渐近自由
3
2008年度诺贝尔物理学奖
南部阳一郎(1921年生)
小林诚(1944年生)
夸克禁闭和渐近自由
益川敏英(1940年生)
夸克禁闭和渐近自由
5
深层次物质结构两大特点
量子色动力学理论—强相互作用基本理论。夸克 和胶子及其相互作用的理论
➢ 夸克禁闭 ➢ 渐近自由
夸克禁闭和渐近自由
6
内容
一. 夸克模型和三代夸克 二. 渐近自由--量子色动力学理论 三. 渐近自由的实验验证 四. 夸克禁闭难题 五. 展望
夸克禁闭和渐近自由
7
一. 夸克模型和三代夸克
六十年代 发现了大量强子态， 1960 反Σ粒子发现, 王淦昌等。 1961 SU(3) 八重态方案，对称性分类。 Neeman,Gell-Mann 1964 Ω-发现 1964年 Gell-Mann提出Quark model。
1965-66 层子模型(相对论性)。
夸克禁闭和渐近自由
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夸克禁闭和渐近自由
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s
K0(ds)
K+(us)
s
K*0
K*+
-(u d) 0
+(ud) I3
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0
+ I3
K-(su)
K0(sd)
自旋为0
0 = uu-dd
△- △0
△+ △++
2
K*-
K*0
自旋为1
s
(ddd) (udd) (uud) (uuu)
B-factorySuper-B factory(Japan)
夸克禁闭和渐近自由
电荷 +2/3 -1/3
0 -1
“基本” 粒子
从轻到重
uc
t
d
s
b
e
e
夸克 ( q ) 轻子 ( l )
夸克禁闭和渐近自由
18
➢ mu=1.5-4.5 MeV ➢ md=5-8.5 MeV ➢ ms=80-155 MeV ➢ mc=1.0-1.4 GeV ➢ mb=4.0-4.5 GeV ➢ mt=174GeV
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夸克禁闭和渐近自由
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夸克禁闭和渐近自由
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夸克禁闭和渐近自由
30
➢ 实验上的Scaling现象告诉我们，如果电子－质 子的非弹散射是由于电子与质子内部的许多类 点成分发生不相干的弹性散射所引起的，那么 Scaling现象就自然发生。人们将这些类点组成 分称为部分子(Parton)。
➢ 这样，电子和质子内的点Parton相互作用发生 弹性散射就成为电子－质子深度非弹散射的基 本过程。
夸克禁闭和渐近自由
美《科学》杂志评出08年十大科学进展
➢ 在对细胞重新编程“定制”细胞系方面，开启了一个生物学 研究新领域。
➢ 第一次直接观测到了太阳系外围绕其他恒星运转的行星。
➢ 癌症基因名单扩充。
➢ 发现了一类全新的以铁化合物为基础的高温超导材料 。
➢ 看”到了蛋白质如何与目标结合，然后转换细胞的代谢状 态，起到促成某一组织特性的作用。
➢ 发现了一种有应前景的新工具，能够把风能、太阳能发电 等所产生的过剩电能进行规模化存储，迈向可再生能源。
➢ 胚胎视频：研究人员对发育中的胚胎内部细胞进行了史无 前例的细致观察。
➢ 研究发现“好脂肪”工作过程，他们可以将“好脂肪”转变为 肌肉，反之亦然。
➢ 计算物质世界的重量：物理学家最新的计算数据表明，标 准模型非常准确地预测了质子和中子的质量。
n(udd)
p(uud)
*-
0
*+
(dds) *(dss)
(uds) (uus) *0 (uss)
-(dds)
0 (uds) + (uus)
0
I3
- (sss)
质量公式预言 m- 1670 MeV 实验 m- 1672夸.克4禁5闭和渐0近.自2由9 MeV
-(dss)
0(uss)
10
夸克禁闭和渐近自由
➢ 1977年发现了b夸克，1995年发现了t夸克。
夸克禁闭和渐近自由
三代费米子
夸 克
uc ds
t轻 子
b
e e
一直到1995年，费米实验室发现顶夸克 总共发现了三代夸克、三代轻子(48)。 在它们之间传递相互作用的是规范玻色子(12)
夸克禁闭和渐近自由
九十年代末美国和日本化巨资建造了B介子工 厂就是为了寻找在B介子中CP不守恒现象。此后几 年来两个B介子工厂的实验(美国的BaBar和日本的 Belle)证实了他们提出的CKM矩阵（KM是 Kobayashi-Maskawa的缩写，C是意大利科学家 Nicola Cabibbo的代称）。
夸克禁闭和渐近自由
19
夸克禁闭和渐近自由
20
物质结构的层次
原子→原子核物理→粒子物理(高能物 理)
粒子物理就是研究物质结构的最小组成成份 (夸克、轻子)及其基本相互作用(电磁、弱、 强相互作用)规律的科学。
夸克禁闭和渐近自由
21
ห้องสมุดไป่ตู้.渐近自由--量子色动力学理论 (Quantum Chromodynamics (QCD))
➢ 色自由度引入 1972 color Gell-Mann 1964 Greenberg 1965-66 层子模型
Para统计
夸克禁闭和渐近自由
22
夸克禁闭和渐近自由
23
夸克禁闭和渐近自由
24
2 - 5 GeV 强子 R 值测 量
4040
3770
4160 4415
夸克禁闭和渐近自由
R/R(%)
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夸克禁闭和渐近自由
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线性势+库仑势
线性势夸克禁闭
Kr r
夸克禁闭和渐近自由
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夸克禁闭和渐近自由
14
➢ 1973年Kobayashi-Maskawa在日本学术刊物”理论 物理进展”（Progress of Theoretical Physics）发 文指出如果自然界中还存在（至少）第三代夸克 (顶夸克t和底夸克b )，微观粒子系统中的CP破坏现 象就可以得到解释。从而预言了底夸克b和顶夸克t 的存在并为实验所证实。他们还认识到B介子(包含 b夸克的介子)有可能是研究CP对称性破坏的最理想 的场所。发现对称性破缺的来源并预言了自然界至 少存在三代夸克。
BES前:
15-20
BES(total):
6.6
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夸克禁闭和渐近自由
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1967-1968 深度非弹中的 scaling渐近自由。
Friedman,Kendall,Taylor 1990 Nobel Prize Quark-parton model Feynman, Bjorken, …
夸克禁闭和渐近自由
➢ 更快、更廉价的基因夸克组禁闭测和渐近序自由
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夸克禁闭和渐近自由
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2008年度诺贝尔物理学奖
南部阳一郎(1921年生)
小林诚(1944年生)
夸克禁闭和渐近自由
益川敏英(1940年生)
夸克禁闭和渐近自由
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深层次物质结构两大特点
量子色动力学理论—强相互作用基本理论。夸克 和胶子及其相互作用的理论