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1、2012理论物理研究生暑期学校 强子物理强子物理 Hadron Physics 乔乔 从从 丰丰 二0一二年八月二日-2-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰申请人基本情况申请人基本情况乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰：中科院中科院“百人计划百人计划”教授、博导、政府特殊津贴获得者教授、博导、政府特殊津贴获得者 1993-19961993-1996北京大学物理学院理论物理博士1996-19981996-1998中国高等科技中心博士后1998-20031998-2003日本广岛大学、德国汉堡大学JSPS研究员、洪堡学者2007-20082007-20082003-2003-现在现在美国麻省理工学院中国科学院研究生院
2、高级访问学者教授、博导，“百人”择优2008-2008-现在现在 中国高能物理学会副秘书长2009-2009-现在现在中国科学院大科学工程理论物理中心理事、学术委员会委员强子物理强子物理强子物理强子物理-3-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰报告提纲报告提纲 Ip 强子物理概述强子物理概述p 夸克偶夸克偶素素产产生生p 夸克偶夸克偶素素衰衰变变p 奇特奇特态态研究研究强子物理强子物理强子物理强子物理-4-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰报告提纲报告提纲p 强子物理概述强子物理概述p 夸克偶素夸克偶素产产生生p 夸克偶素衰夸克偶素衰变变p 奇特奇特态态研究研究强子物理强子物理强子物理强子物理-5-乔从丰乔从丰乔从
3、丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理自从文明出现以后，人类就没有停自从文明出现以后，人类就没有停止过对身处的这个世界的探索。这止过对身处的这个世界的探索。这种探索的欲望，并不仅仅局限于人种探索的欲望，并不仅仅局限于人类为了谋求更好的生存条件，还很类为了谋求更好的生存条件，还很大程度上来源于我们内心对未知的大程度上来源于我们内心对未知的好奇和对真理的渴望好奇和对真理的渴望-6-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理就如同著名印象派画家高更就如同著名印象派画家高更（Gauguin）的经典作品）的经典作品: 我们从哪里来我们从哪里来（Where Do We Come From?
4、）？我们是）？我们是谁（谁（What Are We?）？我们往哪里去）？我们往哪里去(Where Are We Going?)？一样，千万年？一样，千万年来人类在不断地问着同样的问题来人类在不断地问着同样的问题-7-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理Where Do We Come From? What Are We? Where Are We Going? -Paul Gauguin-8-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理n 从原始人从原始人 古人古人 现代人现代人n 从朴素的好奇从朴素的好奇 坚定的探索精神坚定的探索精神探索自然界的愿望探索自然界
5、的愿望-9-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理物理物理学是研究宇宙间物质存在的基本形学是研究宇宙间物质存在的基本形式，它们的性质以及相互作用和转化规式，它们的性质以及相互作用和转化规律等方面的科学。二十世纪以前，人类律等方面的科学。二十世纪以前，人类对客观世界的认识水平，在物理学领域对客观世界的认识水平，在物理学领域集中体现在今天我们称之为经典物理学集中体现在今天我们称之为经典物理学的范畴的范畴-10-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理万物都由原万物都由原子组成子组成古希腊古希腊德谟克利特德谟克利特 至小无内至小无内谓之小一谓之小一中国战国中国战国惠
6、施惠施 p朴素原子论向微观进军：古人的朴素观点向微观进军：古人的朴素观点-11-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理物质之间的联系：中国的五行学说物质之间的联系：中国的五行学说这些观点不是严格物理实验得出的结论，具有这些观点不是严格物理实验得出的结论，具有相当的不足和局限性相当的不足和局限性向微观进军：古代之朴素唯物主义向微观进军：古代之朴素唯物主义-12-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理向微观进军：近代的原子和分子学说向微观进军：近代的原子和分子学说原子学说第一次从推测转变为科原子学说第一次从推测转变为科学概念学概念 引入分子概念：单质的分子是由引
7、入分子概念：单质的分子是由同种原子构成的，化合物的分子同种原子构成的，化合物的分子是由几种不同的原子构成是由几种不同的原子构成 英英 国国 科科 学学 家家 布布 朗朗 （ Robert Brown，1773-1858）通通过过实实验验证证实实了了分分子子的的存存在在和和分分子子运运动动的的存在存在 问题：原子是否具有内部结构？问题：原子是否具有内部结构？道尔顿道尔顿阿伏伽德罗阿伏伽德罗-13-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理经典经典物理学包括牛顿（物理学包括牛顿（Newton）力学、）力学、热学、麦克斯韦（热学、麦克斯韦（Maxwell）电磁理论、）电磁理论、几何光学
8、和经典统计力学等方面，它可几何光学和经典统计力学等方面，它可以解释几乎当时人们所能观测得到的所以解释几乎当时人们所能观测得到的所有物理现象有物理现象-14-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理然而，然而，十九世纪末，电子、放射性和十九世纪末，电子、放射性和X射线等一系列发现表明，经典物理学并射线等一系列发现表明，经典物理学并非物理学发展的终结，现代物理学的序非物理学发展的终结，现代物理学的序幕才刚刚拉开幕才刚刚拉开-15-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理进入进入二十世纪，量子力学和相对论的二十世纪，量子力学和相对论的出现奠定了现代物理学的基础。随着出
9、现奠定了现代物理学的基础。随着研究的深入，现代物理学中一个专门研究的深入，现代物理学中一个专门研究物质深层次结构的分支研究物质深层次结构的分支-粒子物粒子物理学出现了理学出现了-16-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理原子的内部结构原子的内部结构1897年，英国科学家汤姆逊（年，英国科学家汤姆逊（Joseph John Thomson，1856-1940）发现了带）发现了带负电的电子，只占原子质量很小的一部分负电的电子，只占原子质量很小的一部分1911年，英国科学家卢瑟福（年，英国科学家卢瑟福（Ernest Rutherford，1871-1937）发现了带正电）发现了带
10、正电的原子核，体积很小，却携带绝大部分原的原子核，体积很小，却携带绝大部分原子质量子质量 原子原子 = 原子核原子核 + 核外电子核外电子 问题问题1：原子的稳定性问题？问题：原子的稳定性问题？问题2：原子核是否具有内部结构？：原子核是否具有内部结构？-17-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理u粒子物理实验最早可以追朔到卢瑟福粒子物理实验最早可以追朔到卢瑟福（Rutherford）的）的alpha 粒子实验粒子实验u1909年卢瑟福指导他的学生做了一个著年卢瑟福指导他的学生做了一个著名物理实验。他们用名物理实验。他们用alpha粒子轰击金箔，粒子轰击金箔，发现绝大多数发现
11、绝大多数alpha粒子与金原子的散射角粒子与金原子的散射角很小，但也有少数很小，但也有少数alpha粒子散射角很大，粒子散射角很大，甚至大于甚至大于90度度-18-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理u 他们由此推断，金原子内大部分空间他们由此推断，金原子内大部分空间是空的，质量较大并带有正电荷的部分是空的，质量较大并带有正电荷的部分集中在很小的，称之为核的区域集中在很小的，称之为核的区域u这个实验推翻了汤姆逊（这个实验推翻了汤姆逊（Thomson）认为正电荷在原子内部均匀分布的认为正电荷在原子内部均匀分布的“葡葡萄干布丁原子核模型萄干布丁原子核模型”，为稍后量子力，为稍后
12、量子力学的建立打下了基础学的建立打下了基础 -19-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理u 在卢瑟福在卢瑟福alpha粒子实验中，碰撞粒子粒子实验中，碰撞粒子内部每个核子的质心能量大约就是其质内部每个核子的质心能量大约就是其质量，量，EcmMp1 GeV。u 以现代的眼光来衡量，这个实验的能以现代的眼光来衡量，这个实验的能量还没有高到能够探测出金核的大小，量还没有高到能够探测出金核的大小，属于低能粒子物理实验属于低能粒子物理实验-20-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理l 1PM=11015m (拍米)； 1cmm=110(-5)m（忽米）l 1Mm=
13、1106m (兆米) ； 1m=110(-6)m（微米） l 1km=1103m (千米) ； 1nm=110(-9)m（纳米） l 1dm=110(-1)m (分米)； 1pm=110(-12)m（皮米） l 1cm=110(-2)m (厘米)； 1fm=110(-15)m（飞米）l 1mm=110(-3)m (毫米); 1am=110(-18)m（阿米）l 1dmm=110(-4)m (丝米) 1A =110(-10)m（埃） 1光年9.46531012km 现代物理学中常用的长度单位现代物理学中常用的长度单位-21-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理自然界展现的多尺
14、度自然界展现的多尺度-22-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理简单的物理实验简单的物理实验和逻辑推理即可和逻辑推理即可以解释这一尺度以解释这一尺度的物理规律的物理规律人类最熟悉的是与自身大小相仿的尺度人类最熟悉的是与自身大小相仿的尺度由中间尺度到两端由中间尺度到两端-23-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理原子分子光谱原子分子光谱粒子加速器粒子加速器要回答的问题：要回答的问题：我们的世界由什么组我们的世界由什么组成？其基本运行规律成？其基本运行规律如何？如何？对更小（微观）尺度的探索从来就没有停止对更小（微观）尺度的探索从来就没有停止-24-乔从丰乔
15、从丰乔从丰乔从丰原子核的内部结构：质子和中子原子核的内部结构：质子和中子n1914年，卢瑟福发现氢原子的原子核质子1932年，英国科学家查德威克（年，英国科学家查德威克（James Chadwick，1891-1974）发现了与质子质量相）发现了与质子质量相仿的中性粒子仿的中性粒子德国科学家海伯森（德国科学家海伯森（Werner Karl Heisenberg，1907-1976）以及前苏联科学家伊凡宁柯各自独立提出，原子）以及前苏联科学家伊凡宁柯各自独立提出，原子核是由质子和中子组成的核是由质子和中子组成的。 原子核原子核 = 质子质子 + 中子中子 问题问题1：带正电的质子为何被束缚在一起
16、？：带正电的质子为何被束缚在一起？问题问题2：质子和中子是否具有内部结构？：质子和中子是否具有内部结构？强子物理强子物理强子物理强子物理-25-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰原子核内的相互作用原子核内的相互作用发现介子发现介子 1935年，日本科学家汤川秀树（年，日本科学家汤川秀树（Yukawa Hideki，1907-1981）提出了）提出了“交换粒子交换粒子”的的概念，作为新相互作用理论的基本概念。概念，作为新相互作用理论的基本概念。 1936年，美国科学家安德森在宇宙线中发现一年，美国科学家安德森在宇宙线中发现一种比电子约重种比电子约重207倍的粒子，当时误认为就是介倍的粒子，当时误认为就是介
17、子，后来发现这种粒子其实并不参与强相互作子，后来发现这种粒子其实并不参与强相互作用是一种轻子，所以改名为用是一种轻子，所以改名为子。子。1947年，英国物理学家鲍威尔在宇宙射线发现年，英国物理学家鲍威尔在宇宙射线发现了汤川所预言的介子，被命名为了汤川所预言的介子，被命名为介子。介子。1.核力的发现核力的发现2.原子核原子核 = 质子质子 + 中子中子 + 介子介子强子物理强子物理强子物理强子物理-26-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰“基本粒子基本粒子”有内部结构有内部结构 n到上世纪五十年代，共发现了到上世纪五十年代，共发现了100余种粒子，余种粒子，大部分为强子，是否都为基本粒子？大部分为强子，是
18、否都为基本粒子？元素周期表中元素周期表中100余种元素都由质余种元素都由质子、中子和电子子、中子和电子构成。新发现的构成。新发现的这些粒子是否会这些粒子是否会有这样的性质？有这样的性质？强子物理强子物理强子物理强子物理-27-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰八重法分类和夸克模型八重法分类和夸克模型1961年，盖尔曼和内曼各自独立地提出了年，盖尔曼和内曼各自独立地提出了强作用对称性的理论强作用对称性的理论八重法八重法（eightfold way）将当时已发现的强子按其物理性质排列成图将当时已发现的强子按其物理性质排列成图问题：内在规律是什么？问题：内在规律是什么？强子物理强子物理强子物理强子物理-28-
19、乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰八重法分类和夸克模型八重法分类和夸克模型1964年，盖尔曼和兹韦格在强子分类八重年，盖尔曼和兹韦格在强子分类八重法的基础上分别提出夸克模型，认为中子、法的基础上分别提出夸克模型，认为中子、质子这一类强子是由更基本的单元质子这一类强子是由更基本的单元夸夸克（克（quark）组成的）组成的 当时的夸克模型：当时的夸克模型：1. 三种（味道）的夸克，三种（味道）的夸克，u，d，s；2. 两个正反夸克组成介子，三个正（反）夸克组成重子；两个正反夸克组成介子，三个正（反）夸克组成重子；3. 可以解释当时发现的全部强子；可以解释当时发现的全部强子；4. 成功预言了当时并未发现的成功
20、预言了当时并未发现的Omega粒子粒子质子质子 = u + u + d中子中子 = u + d + dOmega = s + s + s强子物理强子物理强子物理强子物理-29-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰更多的夸克更多的夸克1974年，丁肇中与年，丁肇中与Richter分别在实验中分别在实验中发现了一种新粒子，称为发现了一种新粒子，称为J/粒子。由第粒子。由第四代夸克四代夸克charm构成。构成。1977年，莱德曼又发现了一种长寿命的新介子年，莱德曼又发现了一种长寿命的新介子 ，只能引入第五种夸克进行解释，成为，只能引入第五种夸克进行解释，成为bottom（底）或（底）或beauty（美）夸克（美
21、）夸克1994年，美国费米实验室的年，美国费米实验室的CDF组在质子组在质子-反质子反质子对撞机上发现了一个最重的夸克，质量为对撞机上发现了一个最重的夸克，质量为176 GeV，取名为顶夸克（，取名为顶夸克（top）。）。迄今为止，共发现三代，六种味道的夸克迄今为止，共发现三代，六种味道的夸克强子物理强子物理强子物理强子物理-30-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理轻子家族轻子家族 u第一个轻子第一个轻子电子电子1931年，泡利为了解释年，泡利为了解释衰变中的能量失踪现象，预言衰变中的能量失踪现象，预言了一种未知的极其微小的中性粒子带走了了一种未知的极其微小的中性粒子带走
22、了衰变中那一衰变中那一部分能量和动量，最终被费米命名为部分能量和动量，最终被费米命名为“中微子中微子”（Neutrino）。）。 1933年，费米指出：年，费米指出：衰变就是核内一个中子通过弱相互作衰变就是核内一个中子通过弱相互作用衰变成一个电子、一个质子和一个用衰变成一个电子、一个质子和一个 反中微子。中微子只反中微子。中微子只参与弱作用，具有最强的穿透力。由于中微子与物质间的相参与弱作用，具有最强的穿透力。由于中微子与物质间的相互作用极其微弱，中微子的检测非常困难。互作用极其微弱，中微子的检测非常困难。 1. 陆续发现了与电子类似陆续发现了与电子类似mu子和子和tau子（带子（带-1电子电
23、荷）电子电荷）2. 这三种轻子都有各自相伴的轻子中微子（电中性）这三种轻子都有各自相伴的轻子中微子（电中性）-31-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰对标准模型的认识对标准模型的认识强子物理强子物理强子物理强子物理u目前人类所认识的基本粒子： 其中，粲(C)夸克、底(b)夸克和顶(t)夸克称为重夸克 -32-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理夸克和轻子的未来夸克和轻子的未来u是否还有更多的夸克是否还有更多的夸克和轻子？和轻子？u夸克和轻子有没有再夸克和轻子有没有再深的内部结构？深的内部结构？ -33-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克间相互作用夸克间相互作用根据目前人类的认识，自然界有四
24、种基本相互作用：强强相互作用、电磁电磁相互作用、弱弱相互作用、万有引力万有引力 强子物理强子物理强子物理强子物理量子色动力学（量子色动力学（QCD）是目前人类认识到的，自然）是目前人类认识到的，自然界中最基本的四种相互作用之一，是描述基本粒子界中最基本的四种相互作用之一，是描述基本粒子之间强相互作用的量子理论。之间强相互作用的量子理论。-34-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强相互作用强相互作用强子物理强子物理强子物理强子物理1964年，年，Greenberg引入了夸克的一种自由度引入了夸克的一种自由度“颜颜色色”（color）夸克带颜色荷。每味夸克就有三种颜色）夸克带颜色荷。每味夸克就有三种颜色分别
25、是分别是红红、绿绿和和蓝蓝（RGB）。）。1973年，年，Gross，Politzer和和Wilczek证明了证明了量子色动力学（量子色动力学（QCD）具有）具有“渐近自由渐近自由”的性质的性质 。QCD成为描述强相互作用的正确成为描述强相互作用的正确理论。理论。1. 强相互作用通过交换胶子（强相互作用通过交换胶子（gluon）进行，胶子有八种。）进行，胶子有八种。2. 强相互作用有禁闭效应，无法观测到自由的夸克与胶子。强相互作用有禁闭效应，无法观测到自由的夸克与胶子。3. 原子核内的核力是核子内夸克之间强相互作用力的剩余原子核内的核力是核子内夸克之间强相互作用力的剩余 效应。效应。-35-乔
26、从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理与强子物理与QCD强子物理强子物理强子物理强子物理u虽然虽然QCD作为描述强相互作用的基作为描述强相互作用的基 本理论本理论已毋庸置疑已毋庸置疑，但无论是理论本，但无论是理论本 身还是其应用过程，都有大量未解难身还是其应用过程，都有大量未解难 题题u解决这些问题，对人类正确认识自然解决这些问题，对人类正确认识自然 界基本构成及其运行规律有重要意义界基本构成及其运行规律有重要意义-36-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理与强子物理与QCD强子物理强子物理强子物理强子物理正由于此，在目前运行或即将运行的正由于此，在目前运行或即将运行的高能对撞机实验中，如美国费米实验高能
27、对撞机实验中，如美国费米实验室的室的TEVATRON、布鲁克海文实验室、布鲁克海文实验室的的RHIC、欧洲核子中心的、欧洲核子中心的LHC、美、美国国Stanford大学的大学的SLAC和日本和日本KEK的的B介子工厂、中国高能物理研究所介子工厂、中国高能物理研究所的的BEPCII等，强子物理或与等，强子物理或与QCD相相关的研究均是重要物理目标之一。关的研究均是重要物理目标之一。-37-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰大型实验装置大型实验装置强子物理强子物理强子物理强子物理位于日内瓦欧洲核子中心的大强子对撞机LHC -38-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰研究背景与意义研究背景与意义强子物理强子物理强子物理
28、强子物理-39-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰大型实验装置大型实验装置强子物理强子物理强子物理强子物理 Birds Eye View of BEPC Birds Eye View of BEPC我国高能物理大科学工程装置我国高能物理大科学工程装置我国高能物理大科学工程装置我国高能物理大科学工程装置-北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机（BEPCBEPC）-40-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰报告提纲报告提纲p 强子物理概述强子物理概述p 夸克偶素夸克偶素产产生生p 夸克偶素衰夸克偶素衰变变p 奇特奇特态态研究研究强子物理强子物理强子物理强子物理-41-乔从丰乔从丰乔从丰
29、乔从丰研究背景与意义研究背景与意义强子物理强子物理强子物理强子物理u自从自从1974年在实验上发现由正反粲夸克构成的年在实验上发现由正反粲夸克构成的J/粒子之后，夸克偶素的研究就成为了粒子物理粒子之后，夸克偶素的研究就成为了粒子物理理论与实验研究持久不衰的研究重点之一。实验理论与实验研究持久不衰的研究重点之一。实验结果来揭示强子结果来揭示强子的物理性质及量子色动力学的的物理性质及量子色动力学的非非微扰特性微扰特性。u由于夸克偶素由于夸克偶素由由正反重夸克对组成，它们在强正反重夸克对组成，它们在强子内部的相对运动是非相对论性的，子内部的相对运动是非相对论性的，人人们可以利们可以利用势模型等接近于
30、传统量子力学的方法来研究夸用势模型等接近于传统量子力学的方法来研究夸克偶素谱克偶素谱-42-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰研究背景与意义研究背景与意义强子物理强子物理强子物理强子物理u夸克偶素夸克偶素研究主要基于研究主要基于QCD的基本性质，利用的基本性质，利用量子场论微扰方法量子场论微扰方法及夸克模型及夸克模型，对高能物理实验，对高能物理实验中中重夸克偶素的重夸克偶素的一些一些重要的产生和衰变过程进行重要的产生和衰变过程进行计算，结合实验结果来揭示强子计算，结合实验结果来揭示强子的物理性质及量的物理性质及量子色动力学的子色动力学的非微扰特性非微扰特性。u重夸克偶素适合用微扰重夸克偶素适合用微扰量子
31、色动力学量子色动力学（QCD）计算同时又涉及计算同时又涉及QCD的非微扰性质；的非微扰性质；夸克偶素的产生、衰变过程的实验测量较为精确。夸克偶素的产生、衰变过程的实验测量较为精确。-43-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰研究背景与意义研究背景与意义强子物理强子物理强子物理强子物理u夸克偶素丰富的能谱结构为夸克偶素丰富的能谱结构为研究研究QCD及有关理及有关理论模型提供了可能。论模型提供了可能。u夸克偶素的产生、衰变过程的实验测量较为精夸克偶素的产生、衰变过程的实验测量较为精确，特别是其轻子衰变过程，为通过夸克偶素的确，特别是其轻子衰变过程，为通过夸克偶素的产生衰变过程研究其它物理问题成为可能。产生衰变
32、过程研究其它物理问题成为可能。u例如作为实验中校准（例如作为实验中校准（Calibration）、夸克胶）、夸克胶子等离子体（子等离子体（QGP)信号、新物理寻找、核子的部信号、新物理寻找、核子的部分子分布函数研究（分子分布函数研究（PDF），等。），等。-44-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质1974年在实验上发现的年在实验上发现的J/粒子由正反粲夸克构成粒子由正反粲夸克构成，按照，按照光谱学的标记法，光谱学的标记法， ， J/粒子粒子是是S波矢量粒子基态，波矢量粒子基态， 。1977年在费米实验发现的由正反底夸克构成的类似粒子称年在费米实验发现的由正反底
33、夸克构成的类似粒子称为为 。 强子物理强子物理强子物理强子物理-45-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质l重夸克偶素除了质量比较大以外，重夸克偶素除了质量比较大以外， 一个一个最显著的特征就是最显著的特征就是J/ 和和 都有很窄的衰变宽度，都有很窄的衰变宽度，分别为分别为87 keV 和和53 keV, 那也就意味着它们有较长那也就意味着它们有较长的寿命。的寿命。l注意，注意， 态是空间宇称态是空间宇称(P) 和电荷共轭和电荷共轭(C) 算符算符的本征态，并且本征值满足的本征态，并且本征值满足P = L +1 and C = L + S，其中，其中L和和S分别
34、为轨道和自旋本征值。分别为轨道和自旋本征值。 强子物理强子物理强子物理强子物理-46-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质l朗道朗道-杨（杨（Landau-Yang）定理：自旋为奇的粒）定理：自旋为奇的粒子不能与两个自旋为一，质量为零的量子态耦合，子不能与两个自旋为一，质量为零的量子态耦合，或耦合为零；也就是说，或耦合为零；也就是说， 不与两光子或两不与两光子或两胶子耦合。胶子耦合。l由于最轻的粲介子由于最轻的粲介子D0重重1865MeV，也就是说，也就是说J/和和落在落在 阈值之下。因此，按照阈值之下。因此，按照OZI定理，定理， J/和和 只能按照只能按照O
35、ZI禁戒的模式衰变，宽度较窄。禁戒的模式衰变，宽度较窄。 强子物理强子物理强子物理强子物理-47-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质l当知道夸克偶素的零点波函数后，夸克偶素的当知道夸克偶素的零点波函数后，夸克偶素的衰变率就可以估计出来。衰变率就可以估计出来。l例如，夸克偶素态例如，夸克偶素态 到末态到末态 f 的衰变率正比于的衰变率正比于跃迁振幅的模平方跃迁振幅的模平方 强子物理强子物理强子物理强子物理-48-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质计算计算 过程的截面时，我们通常将初态用过程的截面时，我们通常将初态用平面波形式表示
36、，这样跃迁振幅就又可以表示为：平面波形式表示，这样跃迁振幅就又可以表示为： 强子物理强子物理强子物理强子物理-49-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质这样态的完备性，这样态的完备性， 到末态到末态 f 的跃迁振幅就可以的跃迁振幅就可以表达为：表达为：其中其中 是夸克偶素态是夸克偶素态 在动量空间的波函数在动量空间的波函数 强子物理强子物理强子物理强子物理-50-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质可以证明，在非相对论极限下可以证明，在非相对论极限下 ，这样：，这样：强子物理强子物理强子物理强子物理-51-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰
37、夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质注意：注意：在非相对论极限下，在非相对论极限下，P波态夸克波态夸克偶素的产生、湮灭（跃迁）振幅正比偶素的产生、湮灭（跃迁）振幅正比于零点波函数的一阶导数；于零点波函数的一阶导数；D波态波态波态波态夸克偶素的产生、湮灭（跃迁）振幅夸克偶素的产生、湮灭（跃迁）振幅正比于零点波函数的二阶导数；更高正比于零点波函数的二阶导数；更高阶轨道激发态依次类推。阶轨道激发态依次类推。 强子物理强子物理强子物理强子物理-52-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质电子偶素的库仑势中含有耦合常数电子偶素的库仑势中含有耦合常数 , 即精细结构常
38、数；对夸克偶素来说，即精细结构常数；对夸克偶素来说，渐进自由的性质使得我们可以描述夸渐进自由的性质使得我们可以描述夸克间相互作用用类似库仑势的势。相克间相互作用用类似库仑势的势。相应的单胶子交换给出短程势含有有效应的单胶子交换给出短程势含有有效耦合常数耦合常数 。强子物理强子物理强子物理强子物理-53-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质势模型在描述夸克偶素谱方面很成功，势模型在描述夸克偶素谱方面很成功，一个很流行、很成功的势模型是基于一个很流行、很成功的势模型是基于QCD的康奈尔（的康奈尔（Cornell）势：）势：强子物理强子物理强子物理强子物理-54-乔从
39、丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素的基本性质势模型计算给出势模型计算给出1S粲偶素态，粲偶素态，J/，正，正反粲夸克相对运动速度大约为反粲夸克相对运动速度大约为 0.23; 对对底偶素底偶素 ，正反底夸克的相对运动速，正反底夸克的相对运动速度则为度则为0.08。如果存在顶偶素的话，正。如果存在顶偶素的话，正反顶夸克的相对运动速度应该小于百反顶夸克的相对运动速度应该小于百分之一。分之一。强子物理强子物理强子物理强子物理-55-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素的基本性质对具有对具有 形式的球对称势，我们有：形式的球对称势，我们有：其中其中 , 因此对于库仑势因此对于库仑势强子物
40、理强子物理强子物理强子物理-56-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素的基本性质u在此，量子色动力学在此，量子色动力学QCD的强耦合常数的强耦合常数 是在束缚态特征尺度所对应的能标下是在束缚态特征尺度所对应的能标下 取值的，有取值的，有u由于短程相互作用能标取在由于短程相互作用能标取在 ，我们，我们由由 上可以看出，对夸克偶素，相对论上可以看出，对夸克偶素，相对论 修正修正 是很大的是很大的强子物理强子物理强子物理强子物理-57-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 夸克偶素能谱u康奈尔势康奈尔势显然是自旋无关的。其中显然是自旋无关的。其中是线性禁闭势唯象参数。是线性禁闭势唯象参数。u
41、薛定谔方程结合康奈尔势可以给出与实验符合薛定谔方程结合康奈尔势可以给出与实验符合较好的，没有精细结构的能谱。较好的，没有精细结构的能谱。强子物理强子物理强子物理强子物理-58-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素能谱l夸克偶素毕竟是有精细结构的，相互作夸克偶素毕竟是有精细结构的，相互作用也不会是完全静态。需要考虑这部分物用也不会是完全静态。需要考虑这部分物理时，一个直接的做法是借鉴布莱特理时，一个直接的做法是借鉴布莱特（Breit）运用量子电动力学）运用量子电动力学QED（Quantum ElectroDynamics）对电）对电子子-电子散射的处理方法，通过对费米子旋电子散射的处理方法，通过对费
42、米子旋量波函数做量波函数做1/mQ展开，对势康奈尔作一个展开，对势康奈尔作一个推广。这样的势也称为布莱特推广。这样的势也称为布莱特-费米费米（Breit-Fermi）势）势强子物理强子物理强子物理强子物理-59-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素能谱强子物理强子物理强子物理强子物理-60-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素能谱强子物理强子物理强子物理强子物理-61-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理-62-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素能谱强子物理强子物理强子物理强子物理-63-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n在格点量
43、子色动力学（在格点量子色动力学（Lattice QCD）能）能把相互作用势中的参量严格确定出来之前，把相互作用势中的参量严格确定出来之前，人们能做的只能是通过理论与实验的比较人们能做的只能是通过理论与实验的比较将参数确定下来。将参数确定下来。强子物理强子物理强子物理强子物理-64-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n色单态模型色单态模型CSM（Color-singlet Model）在色单态模型中，夸克偶素被认为是由一对重夸克在色单态模型中，夸克偶素被认为是由一对重夸克 组成的非相对论组成的非相对论性束缚态，同时这对夸克处于色单态，并具有相应
44、夸克偶素的其它量子数。性束缚态，同时这对夸克处于色单态，并具有相应夸克偶素的其它量子数。色单态模型假设夸克偶素的产生和湮灭过程是可以因子化的。也就是说夸色单态模型假设夸克偶素的产生和湮灭过程是可以因子化的。也就是说夸克偶素的产生或湮灭过程，可以看作是具有与夸克偶素一样量子数的克偶素的产生或湮灭过程，可以看作是具有与夸克偶素一样量子数的 对对的微扰产生或湮灭过程与非微扰过程之积；非微扰或的微扰产生或湮灭过程与非微扰过程之积；非微扰或 对的强子化过程，对的强子化过程，可以用过程无关的常数来代替。可以用过程无关的常数来代替。这些非微扰参数在非相对论势模型中对应于夸克偶素零点波函数，因而也这些非微扰参
45、数在非相对论势模型中对应于夸克偶素零点波函数，因而也可以通过势模型计算得到；有些也可以用某个实验过程来确定。可以通过势模型计算得到；有些也可以用某个实验过程来确定。强子物理强子物理强子物理强子物理-65-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n色单态模型色单态模型CSM（Color-singlet Model）如在色单态模型中，如在色单态模型中，S波夸克偶素三重态产生的微分截面可以形式地表示为波夸克偶素三重态产生的微分截面可以形式地表示为其中其中 是夸克偶素径向波函数的零点值，是夸克偶素径向波函数的零点值，X代表夸克偶素之外的其它粒子代表夸克偶素
46、之外的其它粒子夸克偶素径向波函数的零点值既可以用势模型进行计算，也可以通过实验确夸克偶素径向波函数的零点值既可以用势模型进行计算，也可以通过实验确定，如定，如J/的径向波函数的零点值就可以由其到轻子对的衰变过程确定下来的径向波函数的零点值就可以由其到轻子对的衰变过程确定下来强子物理强子物理强子物理强子物理-66-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n色蒸发模型色蒸发模型CEM（Color-evaporation Model）色蒸发模型在处理夸克偶素产生时，优点是使用比较方便，不足之色蒸发模型在处理夸克偶素产生时，优点是使用比较方便，不足之处是理论的预言能力有限。它的出发
47、点是认为，在高能夸克偶素产处是理论的预言能力有限。它的出发点是认为，在高能夸克偶素产生中，相空间区域在能产生一对重夸克到最轻的一对重介子之间时，生中，相空间区域在能产生一对重夸克到最轻的一对重介子之间时， 对的产生几率可以近似地认为是与颜色、角动量等量子数无关的，对的产生几率可以近似地认为是与颜色、角动量等量子数无关的，从而可以把夸克偶素的高能产生截面表达成为一个简单的因子化公从而可以把夸克偶素的高能产生截面表达成为一个简单的因子化公式。式。强子物理强子物理强子物理强子物理-67-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n色蒸发模型色蒸发模型CEM（Color-evapor
48、ation Model）例如在色蒸发模型中，粲偶素例如在色蒸发模型中，粲偶素 J/ 的高能产生截面可表示为：的高能产生截面可表示为：其中其中 为产生一对在相空间为产生一对在相空间 范围的粲夸克对的截面；范围的粲夸克对的截面； 是一个过程无关的唯象参数。是一个过程无关的唯象参数。强子物理强子物理强子物理强子物理-68-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型无论是色单态模型还是色蒸发模型，它们都是无论是色单态模型还是色蒸发模型，它们都是基于一定物理考虑的假设。尽管它们对夸克偶素基于一定物理考虑的假设。尽管它们对夸克偶素许多性质的描述是成功的，但随着研究的深入，许多性质的描述是
49、成功的，但随着研究的深入，缺陷也逐渐显现了出来。研究发现，色单态模型缺陷也逐渐显现了出来。研究发现，色单态模型最为突出的不足有两点：一是在该模型框架下，最为突出的不足有两点：一是在该模型框架下，无法系统地对夸克偶素的产生和湮灭过程做高阶无法系统地对夸克偶素的产生和湮灭过程做高阶微扰修正；二是色单态模型在解释某些实验现象微扰修正；二是色单态模型在解释某些实验现象时明显不足，如在费米实验室时明显不足，如在费米实验室J/大横动量产生大横动量产生中，色单态模型计算结果要比实验至少小一个量中，色单态模型计算结果要比实验至少小一个量级左右。级左右。强子物理强子物理强子物理强子物理-69-乔从丰乔从丰乔从丰
50、乔从丰描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n色非相对论量子色动力学色非相对论量子色动力学NRQCD（non-relativistic QCD）NRQCD是基于是基于QCD第一原理发展起来的，用于描述夸第一原理发展起来的，用于描述夸克偶素产生和衰变的有效理论。所谓有效理论，是指适克偶素产生和衰变的有效理论。所谓有效理论，是指适合于特定物理目标的理论。它可能源自于某个更为一般合于特定物理目标的理论。它可能源自于某个更为一般的理论，但为了解决问题的方便，在一定的精度范围内的理论，但为了解决问题的方便，在一定的精度范围内把与此物理目标关系很小的物理量积掉，从而得到易于把与此物理目标关系很小的物理量积掉
51、，从而得到易于应用的有效理论。比如四费米相互作用理论，就是弱电应用的有效理论。比如四费米相互作用理论，就是弱电相互作用在积掉高能标物理量后的低能有效理论。相互作用在积掉高能标物理量后的低能有效理论。强子物理强子物理强子物理强子物理-70-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰描述夸克偶素产生、湮灭的基本理论模型n色非相对论量子色动力学色非相对论量子色动力学NRQCD（non-relativistic QCD）NRQCD是基于是基于QCD第一原理发展起来的，用于描述夸第一原理发展起来的，用于描述夸克偶素产生和衰变的有效理论。所谓有效理论，是指适克偶素产生和衰变的有效理论。所谓有效理论，是指适合于特定物理目标的
52、理论。它可能源自于某个更为一般合于特定物理目标的理论。它可能源自于某个更为一般的理论，但为了解决问题的方便，在一定的精度范围内的理论，但为了解决问题的方便，在一定的精度范围内把与此物理目标关系很小的物理量积掉，从而得到易于把与此物理目标关系很小的物理量积掉，从而得到易于应用的有效理论。比如四费米相互作用理论，就是弱电应用的有效理论。比如四费米相互作用理论，就是弱电相互作用在积掉高能标物理量后的低能有效理论。相互作用在积掉高能标物理量后的低能有效理论。强子物理强子物理强子物理强子物理-71-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD在有效理论在有效理论NRQCD中，重夸克场是非相对论性中，重夸克场是非相
53、对论性的，用来描述夸克偶素的产生和湮灭；相对论效的，用来描述夸克偶素的产生和湮灭；相对论效应通过加入适当的定域算符来实现。这些定域算应通过加入适当的定域算符来实现。这些定域算符的相对论修正的大小可以通过符的相对论修正的大小可以通过“速率标度规则速率标度规则”（velocity scaling rules）来估计。由于夸克模）来估计。由于夸克模型给出粲偶素中粲夸克对的相对运动速度的平方型给出粲偶素中粲夸克对的相对运动速度的平方v2大约为大约为0.3；底夸克偶素中底夸克对的相对运动；底夸克偶素中底夸克对的相对运动速度的平方速度的平方v2大约为大约为0.1，均为小量。所以对一定，均为小量。所以对一定
54、精度的计算来说，通常考虑到相对论修正的次领精度的计算来说，通常考虑到相对论修正的次领头阶也就够了。头阶也就够了。强子物理强子物理强子物理强子物理-72-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD在重夸克偶素的产生和湮灭中，有三个特征能标在重夸克偶素的产生和湮灭中，有三个特征能标是明显分开的，它们是重夸克质量是明显分开的，它们是重夸克质量MQ，重夸克，重夸克三动量三动量MQv，还有重夸克动能，还有重夸克动能MQv2。无论是底夸。无论是底夸克偶素还是粲夸克偶素都有：克偶素还是粲夸克偶素都有：强子物理强子物理强子物理强子物理-73-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD在把重夸克质量能标以上的场量积掉以后，就在
55、把重夸克质量能标以上的场量积掉以后，就得到得到NRQCD有效拉格朗日量：有效拉格朗日量：强子物理强子物理强子物理强子物理-74-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD在把重夸克质量能标以上的场量积掉以后，就在把重夸克质量能标以上的场量积掉以后，就得到得到NRQCD有效拉格朗日量：有效拉格朗日量：其中其中 表示通常表示通常QCD中轻夸克及胶子中轻夸克及胶子场和满足非相对论薛定谔方程的重夸克场的拉格场和满足非相对论薛定谔方程的重夸克场的拉格朗日量朗日量强子物理强子物理强子物理强子物理-75-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD在把重夸克场的修正在把重夸克场的修正 可以表示为一系列双可以表示为一系列双线性
56、算符的组合线性算符的组合强子物理强子物理强子物理强子物理-76-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCDNRQCD与以往使用的模型相比，最大的优点与以往使用的模型相比，最大的优点在于它是基于在于它是基于QCD的有效理论，因此原则上讲它的有效理论，因此原则上讲它是适用于描述足够重夸克偶素体系的正确理论。是适用于描述足够重夸克偶素体系的正确理论。实践证明，对底夸克偶素来说，实践证明，对底夸克偶素来说，NRQCD的适的适用性已经非常好了；至于其是否能够精确描述粲用性已经非常好了；至于其是否能够精确描述粲夸克偶素，还是一个需要进一步研究的课题。夸克偶素，还是一个需要进一步研究的课题。强子物理强子物理强子物理
57、强子物理-77-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCDNRQCD理论框架的建立，使得人们可以对夸理论框架的建立，使得人们可以对夸克偶素的产生和湮灭过程作微扰克偶素的产生和湮灭过程作微扰QCD和相对论的和相对论的任意阶修正。虽然在实际的唯象学研究中，很高任意阶修正。虽然在实际的唯象学研究中，很高阶的修正并非必需，但作为一个理论框架来说这阶的修正并非必需，但作为一个理论框架来说这点还是很重要的。点还是很重要的。强子物理强子物理强子物理强子物理-78-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD与色单态模型相比，与色单态模型相比，NRQCD的另一个特出之的另一个特出之处是认为或允许高福柯（处是认为或允许高福柯（F
58、ock）态可以通过软过）态可以通过软过程对夸克偶素的产生和湮灭过程产生影响。例如，程对夸克偶素的产生和湮灭过程产生影响。例如，夸克偶素波函数的福柯展开可以一般地表示为：夸克偶素波函数的福柯展开可以一般地表示为：每一福柯态前有一个可以按照每一福柯态前有一个可以按照NRQCD“速率标度速率标度规则规则”估算的，以重夸克相对运动速度估算的，以重夸克相对运动速度v为指标为指标的量级估计的量级估计强子物理强子物理强子物理强子物理-79-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD尽管通常高福柯态是尽管通常高福柯态是v的高阶项，但由于运动学、的高阶项，但由于运动学、对称性及量子数守恒定理等要求，对某些特定的对称性及
59、量子数守恒定理等要求，对某些特定的过程来说，高福柯态的贡献未必就小，有时甚至过程来说，高福柯态的贡献未必就小，有时甚至要比低福柯态对夸克偶素产生或湮灭的贡献还要要比低福柯态对夸克偶素产生或湮灭的贡献还要大。大。一个典型的例子就是在高能强子碰撞中，如费一个典型的例子就是在高能强子碰撞中，如费米实验室米实验室 碰撞或碰撞或LHC实验中，实验中，J/大横动量产大横动量产生以碎裂机制为主。生以碎裂机制为主。强子物理强子物理强子物理强子物理-80-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰NRQCD而在碎裂过程中，领头阶福柯态对应的过程是：而在碎裂过程中，领头阶福柯态对应的过程是：它们均有可能不如色八重态它们均有可能不如
60、色八重态的贡献大，有待进一步的检验。的贡献大，有待进一步的检验。强子物理强子物理强子物理强子物理-81-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰夸克偶素产生夸克偶素产生 粲夸克偶素的强产生lColor-singlet model made a successful description of heavy quarkonium production and decays Wise, 1980; Chang, 1980; Berger & Jones, 1981; lHowever, its leading order result is challenged by some experimental data
61、 强子物理强子物理强子物理强子物理-82-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生lFermilab Tevatron I CDF, Phys. Rev. Lett. 79(1997)572强子物理强子物理强子物理强子物理-83-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生lFermilab Tevatron I CDF, Phys. Rev. Lett. 79(1997)578强子物理强子物理强子物理强子物理-84-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰Typical Feynman Diagrams of Quarkonium HadroProduction in High energy强子物理强子物理
62、强子物理强子物理-85-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生uFor very heavy quark, the correctness of NRQCD is out of question, but whether it is applicable to charmonium system is a question uNRQCD itself doesnt mean the color-octet scenario in explaining the Tevatron abnormal production must be rightuOne should find other a
63、rguments against or for the COM强子物理强子物理强子物理强子物理-86-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生lAt the moment one of the most striking difficulties the theorists encountered, in confronting the theoretical calculation based upon the COM with the experimental measurements, is the disagreement on high-PT polarization lTheor
64、etically, at large transverse momentum the J/() should be dominated by the transverse production, however, which is not seen in the data强子物理强子物理强子物理强子物理-87-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生lThe J/ from color-octet state 3S1 at the leading order of strong coupling constant, are mostly transversely polarized 强子物理
65、强子物理强子物理强子物理-88-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生 强子物理强子物理强子物理强子物理CDF, Phys.Rev.Lett.99:132001,2007 Polarization measurement. (a) For J/ and (b) for -89-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰粲夸克偶素的强产生lThe application of COM to charmonium physics keeps on being a debatable issuelIn all, to what degree the color-octet mechanism plays the
66、role in quarkonium production is still an unsettled, urgent and interesting question强子物理强子物理强子物理强子物理-90-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理l二十世纪见证了人类在认识微观、宇观世界 的历程中取得的巨大进步l二十一世纪的前期无疑将在人类探索微观、宇观世界的历程中留下浓重的印记l强子（夸克偶素）物理仍然是一个非常活跃的研究领域，其成果对于丰富人类对自然界的认识有着非常重要的影响粲夸克偶素物理总结粲夸克偶素物理总结-91-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理
67、There are many open questions remaining in the Hadron Physics (Quarkonium Physics),e.g., rho-pi puzzle c decaysNew resononces, the so-called exotic states(3770) to non D barD decay glueball粲夸克偶素物理总结粲夸克偶素物理总结等待着你们去解决-92-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰谢谢留意！强子物理强子物理强子物理强子物理-93-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰 祝学业有成！祝学业有成！强子物理强子物理强子物理强子物理-94
68、-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理 Backup-95-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰主要研究内容、创新点和科学意义主要研究内容、创新点和科学意义 II.利用重夸克偶素物理遍举衰变研究量子理论的非定域性问题u我们计算发现，在粲工厂中，通过测量我们计算发现，在粲工厂中，通过测量J/衰变到衰变到K介子对过程，测介子对过程，测量对量对Bell不等式，也就是量子理论的非定域性要较在不等式，也就是量子理论的非定域性要较在到到K介子对过程介子对过程好，更实际；好，更实际；u我们计算发现电子偶素和我们计算发现电子偶素和J/到三光子过程可自动地产生三光子纠到三光子过程可自动地产生三光子纠缠的
69、缠的GHZ态，可用来检验量子理论的非定域性；态，可用来检验量子理论的非定域性；u我们通过计算提出我们通过计算提出etac到矢量介子对过程可产生纠缠的矢量介子对，到矢量介子对过程可产生纠缠的矢量介子对，通过测量方位角可测量对通过测量方位角可测量对Bell不等式的破坏。不等式的破坏。强子物理强子物理强子物理强子物理-96-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰主要研究内容、创新点和科学意义主要研究内容、创新点和科学意义 例：etac到矢量介子对衰变过程及其在测量量子理论非定域性问题上的应用强子物理强子物理强子物理强子物理-97-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰主要研究内容、创新点和科学意义主要研究内容、创新点和科学意义
70、 例：etac到矢量介子对衰变过程及其在测量量子理论非定域性问题上的应用强子物理强子物理强子物理强子物理-98-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰主要研究内容、创新点和科学意义主要研究内容、创新点和科学意义 例：etac到矢量介子对衰变过程及其在测量量子理论非定域性问题上的应用强子物理强子物理强子物理强子物理-99-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰中科院研究生教育中科院研究生教育p 中国科学院研究生院教育中国科学院研究生院教育p 世界各国高等教育概况世界各国高等教育概况p 总结总结东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学-100-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰历史沿革历史沿革东北师范大学东北师范大学东北师范大
71、学东北师范大学u1951年，科学院和教育部联合发出“招收研究 实习员和研究生管理办法”，计划招生500名，实际招收276名，其中中科院95名，开创了新中国研究生教育的先河u1955年，政务院批准了中国科学院研究生暂行条例，新中国的第一个研究生培养条例u1962年，赵九章先生向科学院提出，开办研究生院u1964年，试办成立了“中国科学院研究生院”-101-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰历史沿革历史沿革东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学u1977年，中科院向中央递交关于招收研究生的请示报告，并很快得到批准，恢复了研究生招生u1978年3月，党中央国务院批准成立,“中国科技大学研究生院”，我
72、国最早的研究生院u1982年5月，科学院批准“中国科技大学研究生院”同时使用“中国科学院研究生院”名称u2000年12月，国务院学位委员会、教育部批准更名成立“中国科学院研究生院”-102-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰历史沿革历史沿革东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学u中国科学院研究生院培养了我国第一个理学博士、第一个工学博士、第一个女博士、第一个双学位博士u资源整合后形成的中国科学院研究生院，英文名称：Graduate University of Chinese Academy of Sciences，拥有以研究所为基础的高水平导师队伍和一流的科研实践条件u目前有320余位两院院士
73、、4200余名博士生导师、3900余名硕士生导师-103-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰历史沿革历史沿革东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学u中国科学院研究生院培养机构包括分布在全国各地22个行政省市的117个研究院所和16个研究生院直属中心u中国科学院研究生院目前在学研究生3.5万，2012年7月9258名学生获中科院研究生院硕士博士学位u目前拥有学位授予权的学科专业分布在理学、工学、农学等10个学科门类，共有博士授权的一级学科26个，二级学科博士点113个、二级学科硕士点131个；还有工程硕士专业学位授予权领域17个，以及工商管理硕士学位授权-104-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰历史沿革
74、历史沿革东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学u中国科学院研究生院成立之初，从各研究所和著名大学陆续评请了一批教学经验十分丰富的教师组成了专职教师，以及一批在活跃在各学科研究领域前沿的兼职教师u以物理学为例，“两弹元勋”彭桓武院士可设了理论力学；国家最高科技奖获得者黄昆院士开设了固体物理学；诺贝尔奖获得者李政道开设了粒子物理和统计物理，杨振宁开设了相位与近代物理；等u这些课程在国内学术界产生过巨大的影响-105-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 20122012年香港大学录取了大陆考生的年香港大学录取了大陆考生的2121名状元，名状元，其中省级状元其中省级状元
75、1010名，名，11 11名市级状元。名市级状元。民间说法：民间说法：“一流学生去欧美，二流学生去一流学生去欧美，二流学生去港台，三流学生在北大清华，港台，三流学生在北大清华，”。发人深思！发人深思！东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学-106-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 进入创新进入创新20202020以后，中国科学院又面临新以后，中国科学院又面临新的发展机遇和挑战。白春礼院长在中国科学的发展机遇和挑战。白春礼院长在中国科学院院20122012年度工作会上强调：年度工作会上强调：出成果、出人才、出思想出成果、出人才、出思想“三位一体三位一体”，是，是
76、建设建设“三个基地三个基地”和和“四个一流四个一流”中国科学中国科学院的根本要求，是立院之本、兴业之基、发院的根本要求，是立院之本、兴业之基、发展之源，三者共同构成我院对国家的重大创展之源，三者共同构成我院对国家的重大创新贡献，共同发挥中科院在国家创新体系中新贡献，共同发挥中科院在国家创新体系中的骨干和引领作用，共同体现中科院的特色的骨干和引领作用，共同体现中科院的特色与优势。与优势。东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学-107-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 1977年以来高考参加人数、录取人数及录取率变化年以来高考参加人数、录取人数及录取率变化东北师范
77、大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学-108-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 2008 2008年考生达最高年考生达最高10501050万；万；20092009、20102010、20112011、20122012年考生比前一年分别减少年考生比前一年分别减少3030、6363、2828、1818万，万， 招生人数分别增加招生人数分别增加3030万、万、2828万、万、1818万和万和1010万，录取率分别达到万，录取率分别达到6262、6969、7272；20122012年预计超过年预计超过7575。东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学-109-乔从丰
78、乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 我国的现代教育如何面对钱学森之问？我国的现代教育如何面对钱学森之问？国立西南联合大学历史仅九年国立西南联合大学历史仅九年(19371946)，与抗，与抗日战争时间基本重合。在那战火纷纷、穷困潦倒的日战争时间基本重合。在那战火纷纷、穷困潦倒的情况下，联大却创下了中国高等教育事史的奇迹，情况下，联大却创下了中国高等教育事史的奇迹，培养出了象李政道、杨振宁、黄昆等一大批科学和培养出了象李政道、杨振宁、黄昆等一大批科学和思想大师，其背后的原因是什么？思想大师，其背后的原因是什么？东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学-110-乔从丰乔从丰乔
79、从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 研究生院历年招生基本情况研究生院历年招生基本情况研究生院历年招生基本情况研究生院历年招生基本情况东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学现有研究生导师现有研究生导师1200012000余名，其中博导余名，其中博导53005300余名余名-111-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 国外一楼大学成功的模式不尽相同，但有一点是一国外一楼大学成功的模式不尽相同，但有一点是一致的，就是开放、包容和学术自由致的，就是开放、包容和学术自由东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学Princeton University-112
80、-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰机遇、挑战、愿景机遇、挑战、愿景 东北师范大学东北师范大学东北师范大学东北师范大学愿景：欧美综合性大学与国家实验愿景：欧美综合性大学与国家实验室的模型室的模型+ +中国特色的管理体制中国特色的管理体制= 世界一流的研究生大学世界一流的研究生大学中科院研究生院期待着有理想、有抱负的青中科院研究生院期待着有理想、有抱负的青年才俊加入，去实现你的人生梦想年才俊加入，去实现你的人生梦想-113-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-114-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-115-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-116-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-117-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-118-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-119-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-120-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰-121-乔从丰乔从丰乔从丰乔从丰强子物理强子物理强子物理强子物理
