o4年诺贝尔物理学奖简介课程.ppt

漫谈2004年诺贝尔物理学奖 ---- 一个向往自由的强相互作用理论 Press Release 2004 诺贝尔物理奖新闻发布 氦原子 亚原子世界示意图 亚原子世界示意图 “物质基本粒子”周期表 Six Flavors of Leptons 六种夸克 Spin-0 Mesons Spin-1 Mesons Spin-1/2 Baryons Spin-3/2 Baryons 反夸克 夸克有三色 为何叫做“颜色”? 和普通颜色相似之处： 夸克的“颜色”有三种。 等量的混和导致白色 (即无色)。 其他的性质不受影响。 颜色可否导致相互作用力? 六十年代并不知道 Why Three Colors ? Puzzle of Quark’s Statistics R-ratio in e+e- Annihilation Neutral Pion’s Electromagnetic Decay Electro-Weak Anomaly Cancellation ……………….. Puzzle of Quark Statistics Experimental fact: Symmetry Understanding Orbital part: symmetric (S-wave) Spin and Flavor: symmetric (the above ratio) but quarks are fermions (anti-symmetric) ! New degrees of freedom: Three colors, providing anti-symmetry for having no color for a proton consisting of three quarks R-ratio in e+e- Annihilation Parton Model R-ratio in e+e- Annihilation 四种基本相互作用 力须有中介 Force Carriers Properties of Force-Carrying Particles 规范作用原理 麦克斯韦电磁理论：电磁力作用（1849） 爱因斯坦广义相对论：引力作用 （1915） 杨振宁-米尔斯规范作用原理 （1954） 格拉肖-温伯格-萨拉姆模型：电弱统一作用 （1967） 量子色动力学：强作用力 （格罗斯、珀礼策、威尔切克，1974） 电磁作用 中子的弱衰变 夸克间的强作用力 杨振宁-米尔斯规范作用力的特点 Quarks Emit Gluons and Change Their Color 夸克放出（或吸收）胶子同时改变自己的颜色 颜色守恒 胶子之间有相互作用 Strong Interaction between Nucleons Nuclear Force as Residue Strong Force Evidence for the Existence of Gluon: Three-Jet Events in e+e- Annihilation 二喷注事例 三喷注事例 杨振宁--米尔斯规范粒子的特点(落实到颜色相互作用) 夸克有三色，在强作用时改变颜色。 胶子是强作用力的中介粒子。 胶子有（八种）复合色。 胶子载带夸克颜色改变的信息。 胶子之间也有颜色作用。 夸克-胶子或胶子之间颜色作用同样强 。 颜色强作用随距离加大而增强！ 随能量增加而减小！ （得奖工作） Pre-history of Asymptotic Freedom Current Algebra of Quarks (Gell-Mann, 1965) “Nature reads the book of free field theory.” Scaling in Deep Inelastic Scattering (Bjorken,1967) Parton Model for Proton (Feynman, 1969) Partons behave like massless free particles Renormalization Group Equation