粒子物理的标准模型课件

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1、即将来临的粒子物理突破李淼 中国科学院理论物理研究所Institute of Theoretical Physics CAS 2012.02.228/30/2024什么是粒子物理学?研究物质基本组成部分的基本相互作用的学科。基本粒子的概念随着研究不断改变:质子和中子曾经被认为是基本粒子,现在不是了,夸克、轻子、光子等才是。8/30/2024粒子物理的标准模型:基本单元8/30/2024基本相互作用1、电磁相互作用2、弱相互作用3、强相互作用8/30/2024对称性与Higgs机制电磁相互作用的对称性:色动力学(一代):8/30/2024弱电相互作用:Higgs机制:Higgs作用量:8/30/

2、2024Higgs势能:8/30/2024对称性破缺:Higgs场的三个分量成为W,Z的纵向分量。剩余的一个分量就是著名的Higgs粒子,中性。8/30/2024v8/30/2024Higgs的产生:8/30/2024Higgs探测:有很多办法探测Higgs,最重要的是双光子事件:8/30/2024=2还有很多其他道,如:8/30/2024大型强子对撞机:位置:8/30/20248/30/2024对撞机:8/30/20248/30/20248/30/2024探测对称性破缺以及超出标准模型物理探测器:ATLAS:(AToroidalLHCApparatus)CMS:(CompactMuonSol

3、enoid)8/30/2024ATLAS, 长46米,高25米,重七千吨 8/30/20248/30/2024CMS,长21.5米,高15米,重一万两千多吨 8/30/20248/30/20242月8号结果:ATLAS 4 leptons8/30/20242Z to4 muons8/30/20248/30/2024双光子道最为重要,ATLAS和CMS用的量能器完全不同。ATLAS用液态氩:8/30/2024量能器8/30/20248/30/2024ATLAS综合结果8/30/20248/30/20248/30/2024CMS4轻子结果(无迹象)8/30/2024CMS光子量能器8/30/202

4、48/30/20248/30/2024CMS综合结果:8/30/20248/30/20248/30/2024ATLAS和CMS的综合结果?三月。下面展示PhilipGibbs非官方结果8/30/2024用2011年三分之一数据获得的结果:8/30/20248/30/20248/30/20248/30/20248/30/20248/30/2024理论意义:125GeVHiggs正在标准模型的边界上。2009年12月有人预言,如果引力加标准模型之间其他什么也没有,Higgs质量必须是126GeV(Asymptotic safety of gravity and the Higgs boson ma

5、ss.MikhailShaposhnikov,ChristofWetterich,.Dec2009.12pp.PublishedinPhys.Lett.B683:196-200,2010. )8/30/2024超对称更喜欢低质量的Higgsa是squarkAterm系数,如果a接近6,Higgs质量就接近125GeV。8/30/2024为了保证今年发现Higgs(甚至发现点别的),CERN计划:8/30/20248/30/2024多数理论家期待发现超对称什么是超对称?一种联系玻色子和费米子的对称性。该对称性保证动力学具有对称性,但没有对应的守恒量。8/30/2024直观:8/30/2024具体

6、粒子谱:8/30/20248/30/2024超对称还能产生能够解释暗物质的粒子:最轻的中性超对称粒子8/30/2024有人谣言说LHC上出现了stop的迹象,未得证实。希望2012是一个物理奇迹年!8/30/2024I. Neutrino:A Brief Introduction8/30/20242ndgeneration:,Born:1962inBrookhavenNationalLab&.CERNPartner:muon3rdgeneration:,Born:2000inFermilabPartner:tauon1stgeneration:,Born:1956inSouthCarolina

7、Partner:electronNeutrino family members8/30/2024Neutrino oscillation8/30/2024II. OPERA: Oscillation Project with Emulsion-tRacking ApparatusRef:OPERA,arXiv:1109.4897hep-ex.8/30/2024OPERA neutrino experiment8/30/2024OPERA neutrino experiment8/30/2024OPERA neutrino experiment (blind analysis)8/30/2024

8、OPERA neutrino experiment (final result)8/30/2024Summary of neutrino velocity measurementsOPERAneutrino:apparentlyfasterthanlightSN1987Aneutrino:aboundbrokenbyOPERAFermilabandMINOS:marginallyconsistentwitheitherOPERAorSN1987A8/30/2024需要别的中微子实验证实或证伪例如Fermilab的MINOSFermilab还有多项中微子实验计划,在今后10年到20年精确测量中微子振荡,甚至中微子质量。8/30/2024谢谢大家!8/30/2024

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