粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型課件

即將來(lái)臨的粒子物理突破李淼

中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所

InstituteofTheoreticalPhysicsCAS

2012.02.229/13/2023即將來(lái)臨的粒子物理突破李淼中國(guó)科學(xué)院理論1什么是粒子物理學(xué)？研究物質(zhì)基本組成部分的基本相互作用的學(xué)科?；玖Ｗ拥母拍铍S著研究不斷改變：質(zhì)子和中子曾經(jīng)被認(rèn)為是基本粒子，現(xiàn)在不是了，夸克、輕子、光子等才是。9/13/2023什么是粒子物理學(xué)？8/1/20232粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型：基本單元9/13/2023粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型：8/1/20233基本相互作用1、電磁相互作用2、弱相互作用3、強(qiáng)相互作用9/13/2023基本相互作用8/1/20234對(duì)稱性與Higgs機(jī)制電磁相互作用的對(duì)稱性：色動(dòng)力學(xué)（一代）：9/13/2023對(duì)稱性與Higgs機(jī)制8/1/20235弱電相互作用：Higgs機(jī)制：Higgs作用量：9/13/2023弱電相互作用：8/1/20236Higgs勢(shì)能：9/13/2023Higgs勢(shì)能：8/1/20237對(duì)稱性破缺：Higgs場(chǎng)的三個(gè)分量成為W,Z的縱向分量。剩余的一個(gè)分量就是著名的Higgs粒子，中性。9/13/2023對(duì)稱性破缺：8/1/20238v9/13/2023v8/1/20239Higgs的產(chǎn)生：9/13/2023Higgs的產(chǎn)生：8/1/202310Higgs探測(cè)：有很多辦法探測(cè)Higgs，最重要的是雙光子事件：9/13/2023Higgs探測(cè)：8/1/202311

=2還有很多其他道，如：9/13/2023

還有很多其他道，如：8/1/202312大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)：位置：9/13/2023大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)：8/1/2023139/13/20238/1/202314對(duì)撞機(jī)：9/13/2023對(duì)撞機(jī)：8/1/2023159/13/20238/1/2023169/13/20238/1/202317探測(cè)對(duì)稱性破缺以及超出標(biāo)準(zhǔn)模型物理探測(cè)器：ATLAS:(AToroidalLHCApparatus)CMS:(CompactMuonSolenoid)9/13/2023探測(cè)對(duì)稱性破缺以及超出標(biāo)準(zhǔn)模型物理探測(cè)器：8/1/202318ATLAS,長(zhǎng)46米，高25米，重七千噸9/13/2023ATLAS,長(zhǎng)46米，高25米，重七千噸8/1/2023199/13/20238/1/202320CMS,長(zhǎng)21.5米，高15米，重一萬(wàn)兩千多噸9/13/2023CMS,長(zhǎng)21.5米，高15米，重一萬(wàn)兩千多噸8/1/2219/13/20238/1/2023222月8號(hào)結(jié)果：ATLAS4leptons9/13/20232月8號(hào)結(jié)果：8/1/2023232Zto4muons9/13/20232Zto8/1/2023249/13/20238/1/202325雙光子道最為重要，ATLAS和CMS用的量能器完全不同。ATLAS用液態(tài)氬:9/13/2023雙光子道最為重要，ATLAS和CMS用的量能器完8/1/2026量能器9/13/2023量能器8/1/2023279/13/20238/1/202328ATLAS綜合結(jié)果9/13/2023ATLAS綜合結(jié)果8/1/2023299/13/20238/1/2023309/13/20238/1/202331CMS4輕子結(jié)果（無(wú)跡象）9/13/2023CMS4輕子結(jié)果（無(wú)跡象）8/1/202332CMS光子量能器9/13/2023CMS光子量能器8/1/2023339/13/20238/1/2023349/13/20238/1/202335CMS綜合結(jié)果：9/13/2023CMS綜合結(jié)果：8/1/2023369/13/20238/1/2023379/13/20238/1/202338ATLAS和CMS的綜合結(jié)果？三月。下面展示PhilipGibbs非官方結(jié)果9/13/2023ATLAS和CMS的綜合結(jié)果？三月。8/1/202339用2011年三分之一數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果：9/13/2023用2011年三分之一數(shù)據(jù)獲得的結(jié)果：8/1/2023409/13/20238/1/2023419/13/20238/1/2023429/13/20238/1/2023439/13/20238/1/2023449/13/20238/1/202345理論意義：125GeVHiggs正在標(biāo)準(zhǔn)模型的邊界上。2009年12月有人預(yù)言，如果引力加標(biāo)準(zhǔn)模型之間其他什么也沒(méi)有，Higgs質(zhì)量必須是126GeV(AsymptoticsafetyofgravityandtheHiggsbosonmass.MikhailShaposhnikov,,ChristofWetterich,.Dec2009.12pp.PublishedinPhys.Lett.B683:196-200,2010.

)9/13/2023理論意義：8/1/202346超對(duì)稱更喜歡低質(zhì)量的Higgsa是squarkAterm系數(shù)，如果a接近6，Higgs質(zhì)量就接近125GeV。9/13/2023超對(duì)稱更喜歡低質(zhì)量的Higgs8/1/202347為了保證今年發(fā)現(xiàn)Higgs（甚至發(fā)現(xiàn)點(diǎn)別的），CERN計(jì)劃：9/13/2023為了保證今年發(fā)現(xiàn)Higgs（甚至發(fā)現(xiàn)點(diǎn)別的），8/1/202489/13/20238/1/202349多數(shù)理論家期待發(fā)現(xiàn)超對(duì)稱什么是超對(duì)稱？一種聯(lián)系玻色子和費(fèi)米子的對(duì)稱性。該對(duì)稱性保證動(dòng)力學(xué)具有對(duì)稱性，但沒(méi)有對(duì)應(yīng)的守恒量。9/13/2023多數(shù)理論家期待發(fā)現(xiàn)超對(duì)稱8/1/202350直觀：9/13/2023直觀：8/1/202351具體粒子譜：9/13/2023具體粒子譜：8/1/2023529/13/20238/1/202353超對(duì)稱還能產(chǎn)生能夠解釋暗物質(zhì)的粒子：最輕的中性超對(duì)稱粒子9/13/2023超對(duì)稱還能產(chǎn)生能夠解釋暗物質(zhì)的粒子：8/1/202354有人謠言說(shuō)LHC上出現(xiàn)了stop的跡象，未得證實(shí)。希望2012是一個(gè)物理奇跡年！9/13/2023有人謠言說(shuō)LHC上出現(xiàn)了stop的跡象，未得證實(shí)。8/1/255I.Neutrino:

ABriefIntroduction9/13/2023I.Neutrino:

ABriefIntroduct562ndgeneration:,Born:1962inBrookhavenNationalLab&.CERNPartner:muon3rdgeneration:,Born:2000inFermilabPartner:tauon1stgeneration:,Born:1956inSouthCarolinaPartner:electronNeutrinofamilymembers9/13/20232ndgeneration:,Born:157Neutrinooscillation9/13/2023Neutrinooscillation8/1/202358II.OPERA:

OscillationProjectwithEmulsion-tRacking

ApparatusRef:OPERA,arXiv:1109.4897[hep-ex].9/13/2023II.OPERA:

OscillationProjec59OPERAneutrinoexperiment9/13/2023OPERAneutrinoexperiment8/1/260OPERAneutrinoexperiment9/13/2023OPERAneutrinoexperiment8/1/261OPERAneutrinoexperiment(blindanalysis)9/13/2023OPERAneutrinoexperiment(bli62OPERAneutrinoexperiment(finalresult)9/13/2023OPERAneutrinoexperiment(fin63SummaryofneutrinovelocitymeasurementsOPERAneutrino:apparentlyfasterthanlightSN1987Aneutrino:aboundbrokenbyOPERAFermilabandMINOS:marginallyconsistentwitheitherO