漫谈2004年诺贝尔物理学奖.ppt

新的征途，新的挑战 当代物理学四大前沿 量子操作和新器件材料： 原子电子和光量子态操作、纳米结构、自旋电子学 　　 量子信息、量子计算、量子通讯、．．． 复杂系统： 　　量子多体系统、新物态、非平衡系统、湍流、 　　 生物物理、地球物理、高密度系统、．．． 宇宙的结构与演化： 　　观测新窗口（微波、X射线、γ射线、中微子、引力波） 　　 传统和粒子天体物理、宇宙学与黑洞、暗能量、暗物质．．． 基本定律与对称性： 　　标准模型、超对称、大统一、多维、量子引力、弦论 ．．． 　 73% 23% Known Unknown 结束语 现代物理学的辉煌成就让我们感到骄傲。 当前物理学前沿的全面挑战使我们振奋。 物理学在纳米、新材料、新物态、量子 信息、 生物等领域的新突破将给人类 社会和生活带来更深刻的变化。 物理学基础理论新革命的曙光就在前头。 Thank you for Your Patience * 中国科学技术大学上海研究院, 2004年10咏月23 日 Force Carriers Special Relativity: Forces must have mediators Quantum Theory: Mediating Fields are Particles graviton 0 0 Gravitational spin=2 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 虚光子 中子的弱衰变 (uud) (udd) 夸克间的强作用力 杨振宁-米尔斯规范作用力的特点 传递色荷的胶子也带色（正-反复合色） 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 兰和反兰抵消，总的仍为红 胶子之间有相互作用 三胶子作用 四胶子作用 Strong Interaction between Nucleons Nuclear Force as Residue Strong Force 七十年代以来的加速器 首次运行年代 质 心 能 量 新加速器 尚在运行 . BEPC Evidence for the Existence of Gluon: Three-Jet Events in e+e- Annihilation Quark-Antiquark Jets Quark-Antiquark and Gluon Jets 二喷注事例 夸克的直接证据 三喷注事例 胶子的直接证据 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 (Symannzik 1971, Callan 1972) In quantum field theory, to get Bjorken scali