ICTS_0909_THuang夸克禁闭和渐近自由-精选（公开课件）.ppt

2008年度诺贝尔物理学奖 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。 1977年发现了b夸克，1995年发现了t夸克。 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）。 B-factory?Super-B factory(Japan) 南部提出自发对称性破缺理论在建立粒子物理标准模型中起了关键作用 对称性自发破缺机制最早是1960年南部阳一郎将铁磁系统和超导体中对称性破缺引入到微观粒子系统提出的。 对称性自发破缺 早期宇宙处于高度对称状态，粒子数和反粒子数相等遵从电荷共轭对称性 物质与反物质不对称 (6.1)×10^-10 小林和益川机制给出的CP破坏的起源给出的正反物质不对称远远小于10^-10。寻找新的CP破坏机制是粒子物理学和宇宙学的重要课题。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * LQCD verifies na?ve prediction that glueballs should exist: Spectrum from quenched LQCD * 一个普遍的看法是认为夸克囚禁是由量子色动力学物理真空性质造成的。微扰量子色动力学理论是建立在微扰真空的基础上，而量子色动力学物理真空完全不同于微扰真空。在物理真空中真空不空，它充满着夸克、反夸克对以及胶子，物质与真空中的夸克、反夸克对和胶子不断发生相互作用造成新的强子结构图像。因此揭示真空本质将导致找到夸克囚禁疑难解。 * 关键在于揭示真空的物质本质。真空不是虚无，是由自然界物质间相互作用决定了的物理真空。为此，20世纪末已在美国布鲁克海文实验室建成一个相对论重离子对撞机(RHIC)，就是在极端条件下将夸克和胶子从质子和中子中解放出来，也就是实现从夸克的禁闭相到退禁闭相的跃迁。 * 五. 展望 两大科学难题： 对称性破缺的本质和夸克囚禁。 揭示它们的本质并寻找解决两大难题的途径将是物理学家在进入21世纪以后面临的艰巨任务，这很可能导致物理学中新的动力学规律的诞生并影响21世纪科学技术的发展。 * 20世纪末和21世纪初建成的高能加速器都是与解决这两大难题相关的。概括起来说，探索物质结构正向两方向发展：一是向超高能量发展，例如西欧中心的LHC和美国的RHIC；二是向高精度发展，例如美国和日本的B介子工厂、意大利的?介子工厂，?－粲工厂等。这两大方向的发展相辅相成，目标在于深入研究现今这一层次的夸克、轻子以及相互作用的运动规律 * 高精度 美国、日本B工厂?Super-B 高亮度Tau-Charm (Tau-Charm factory) * 北京正负电子对撞机（BEPC）鸟瞰图 BEPC ---BEPCII τ粲物理研究高精度测量前沿：高统计性和小系统误差的测量，精确检验标准模型，探索超越标准模型的新物理现象。 BEPC 对该能区物理有独特优势:J／? 和?′共振峰截面大，阈值区域本底小，是B工厂无法替代的，对QCD的发展，包括微扰QCD和非微扰QCD及其过渡区域十分重要，同时能探索新物理现象。 精确测量的研究要求: 高统计事例→高亮度加速器+高性能探测器 小系统误差→高性能探测器 BEPCII / BESIII亮度增加两个数量级。 * *微扰QCD方法的进一步发展。 高阶修正 Suble