川嘉粒子计

2012年07月03日 13:49 新浪科技微博　　新浪科技讯 北京时间7月3日消息，据国外媒体报道，欧洲粒子物理研究所科学家近日表示，他们距离证实希格斯-玻色子的存在仅咫尺之遥。研究人员声称，他们已经发现了一个“足迹”和一个“阴影”，现在剩下的唯一工作就是他们自己亲眼看到这种捉摸不定的亚原子粒子。　　希格斯-玻色子也被称为“上帝粒子”，宇宙中所有物质的大小和形状都被认为是由这种粒子所决定。位于欧洲粒子物理研究所的欧洲大型强子对撞机项目科学家计划于周三宣布，他们已经接近证实“上帝粒子”的存在。证实“上帝粒子”的存在，将有助于重新构造对物质为何有质量的理解。　　长期以来，科学家们一直在致力于寻找所谓的“上帝粒子”，现在他们对这种亚原子粒子有了更新的认识。欧洲粒子物理研究所的科学家表示，他们编译了大量的观测数据，这些数据都显示了希格斯-玻色子的“足迹”和“阴影”，尽管他们仍然从未实际看到这种粒子。　　在数十年的艰苦研究和数十亿美元投入的基础上，欧洲粒子物理研究所两个独立的科学家团队虽然都取得了相似的研究成果，但他们仍然对结果相当谨慎。他们并不打算使用“发现”一词。科学家们表示，他们将尽可能发布最贴近“找到了”这一层意思的声明，但也不会去夸大他们的发现成果。英国理论物理学家约翰-埃利斯自上世纪70年代就开始工作于欧洲粒子物理研究所。他表示，“我认为，任何理智的外界观察家都会说，‘这看起来像是一个发现。’我们已经发现了一些与希格斯-玻色子非常相符的事物。”　　美国国家费米实验室希格斯-玻色子研究项目负责人罗伯-罗塞尔表示，“粒子物理学家对于承认一项发现，有相当高的认定标准。”他认为，这与发现希格斯-玻色子的距离只在毫发之间。罗塞尔将欧洲粒子物理研究所科学家将于周三宣布的发现结果比喻成发现一只恐龙的化石足迹。“你看到了一个物体的足迹和阴影，但也许你实际上看不到。”就好比恐龙，现在人们只能看到恐龙的化石足迹，但已无法实际看到恐龙。　　美国国家费米实验室科学家表示，这些数据也许并不能解释希格斯-玻色子的问题，但是问题的解决已经极其地接近了。巴黎大学物理学家格雷高里奥-贝尔纳迪在美国国家费米实验室中领导实施了一项主要实验。他表示，“这是一个真正的悬念。在我们的多次观测中，发现了希格斯-玻色子强烈的衰变信号。”　　对于大多数人来说，希格斯-玻色子是一个难以理解的深奥概念。科学家们希望利用这一概念来解释亚原子粒子本身是如何形成的，是如何赋予物质质量的。这一理论最初是由苏格兰物理学家彼德-希格斯于上世纪60年代提出的。该理论猜想，存在一个能量场，粒子在其中与一种关键粒子相互影响，这种关键粒子就是希格斯-玻色子。　　本周在澳大利亚举行的一次物理学会议上，欧洲粒子物理研究所正式提供了他们的证据，但他们计划在日内瓦会议上正式发表声明。两个独立的研究团队，即ATLAS项目组和CMS项目组，也计划分别于十月和十二月的会议上公开披露更多关于希格斯-玻色子的数据。这两个研究团队分别独立地开展研究工作，以确保发现结果的准确性。　　研究过欧洲粒子物理研究所最新数据的科学家们均表示，数据分析显示，希格斯-玻色子已经被发现的确定性很高。再结合两个独立研究团队的非公开结果，可以认为已经接近发现希格斯-玻色子。欧洲粒子物理研究所发言人詹姆斯-吉利斯周一表示，他对于ATLAS项目组和CMS项目组数据的非正式组合研究结果表示非常谨慎。“将两个实验数据结合研究，是一项非常复杂的任务。这就是为什么这项实验很耗时间，也是为什么我们周三并不会提供组合研究成果的原因。”　　美国加州大学物理学教授约翰-圭诺恩表示，“如果计算确实是正确的，那么可以直接说，我们在某种意义上已经登上了顶峰。”美国加州理工学院物理学家西恩-卡罗尔将于周三飞赴日内瓦参加发现成果宣布大会。卡罗尔表示，“如果ATLAS项目组和CMS项目组确实独立地发现了希格斯-玻色子足迹，那么只有最小气的人才不相信科学家们的发现。”(彬彬)

2012年11月08日 07:17 新浪科技 http://i2.sinaimg.cn/IT/2012/1108/U7917P2DT20121108071456.jpg　　上面的想象图演示的是单光子穿过干涉仪时的情景，干涉仪的输出端装有量子分光镜。图中远处可以看到正弦振荡的波形，表示的是单光子干涉，是一种波动现象。而在图片近处，观察不到振荡，说明只表现出粒子的特性。在两种极端之间，单光子的行为连续不断地从波的形式向粒子形式转变，图中显示了这两种状态的重叠。http://i2.sinaimg.cn/IT/2012/1108/U7917P2DT20121108071520.jpg　　受艺术家毛里茨·科内利斯·埃舍尔作品的启发绘制的艺术图，显示了光在粒子态和波形态之间的连续变化。http://i3.sinaimg.cn/IT/2012/1108/U7917P2DT20121108071529.jpg　　受艺术家毛里茨·科内利斯·埃舍尔作品的启发绘制的艺术图，显示了光在粒子态和波形态之间的连续变化。 http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/1108/U7917P2DT20121108071536.jpg阿尔贝托·佩鲁佐(左)和彼得·夏伯特(右)，研究论文的并列第一作者。http://i2.sinaimg.cn/IT/2012/1108/U7917P2DT20121108071555.jpg　　实验中用以检测波粒二象性的量子光子芯片。单光子通过光纤进入环路，在输出端被极其敏感的探测器检测到。　　新浪科技讯 北京时间11月8日消息，长久以来，人们都知道光既可以表现出粒子的形式，也可以呈现波动的特征，这取决于光子实验测定时的方法。但就在不久之前，光还从未同时表现出这两种状态。　　关于光是粒子还是波的争论由来已久，甚至可以追溯到科学最初萌芽的时候。艾萨克·牛顿提出了光的粒子理论，而詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁学理论认为光是一种波。到了1905年，争论出现了戏剧性的变化。爱因斯坦提出光是由称为“光子”的粒子组成，借此解释了光电效应。他也因此获得了诺贝尔物理学奖。光电效应的发现对物理学影响深远，并为后来量子力学的发展作出了重大贡献。　　量子力学在对微小粒子，如原子和光子的行为预测上，具有惊人的准确性。然而，这些预测非常违反直觉。比如，量子理论认为类似光子的粒子可以同时在不同的地方出现，甚至是同时在无穷多的地方出现，就像波的行为一样。这种被称为“波粒二象性”的概念，也适用于所有的亚原子粒子，如电子、夸克甚至希格斯玻色子等。波粒二象性是量子力学理论系统的基础，诺贝尔奖获得者理查德·费曼将其称为“量子力学中一个真正的奥秘”。　　刊于《科学》杂志上的两组独立研究，利用不同的方法对光从波形态向粒子态的转变进行了测定，以揭示光的本质面貌。两组研究都来源于理论物理学家约翰·惠勒于上个世纪80年代进行的经典实验。惠勒的实验提出，观察光子时应用的方法，将最终决定光子的行为是像粒子还是像波。　　阿尔贝托·佩鲁(Alberto Peruzzo)佐是布里斯托大学量子光子学中心的研究员，在他的带领下，一个由物理学家和量子理论物理学家组成的团队根据惠勒的实验设计了新的方法，以同时观测光的粒子性和波动性。他们利用光分离器使一个光子纠缠另一个光子。通过对第二个光子的测定，来决定对第一个光子的测定方法。这一过程使研究者得以探索光从波的形式向粒子态转变的过程。　　“这种测量装置检测到强烈的非定域性，证实了实验中光子同时表现得既像一种波又像粒子，”佩鲁佐说，“这对光或者是波形态，或者是粒子态的模型是非常有力的反驳。”　　量子光子学中心的主管杰里米·奥布莱恩(Jeremy O’Brien)说：“为了进行这项研究，我们使用了一项新颖的量子光子芯片技术。这种芯片具有可重构性，即它可以根据不同的电子环路来进行编程和操控。这项技术在今天的量子计算机研究中处于十分领先的地位，而在未来，它还将带来更多有关量子力学尖端研究的重要成果。”　　尼斯大学国家科学研究中心的弗洛里安·凯瑟(Florian Kaiser)利用纠缠光子对实现了惠勒的实验。一个光子通过干涉仪被探测到，使研究者能够测定第二个光子的状态，是像波的形式还是粒子形式，或者是二者之间。他们的实验也实现了光子从波的形式向粒子状态的连续转变。(任天)

http://photocdn.sohu.com/20120504/Img342377026.jpg大型强子对撞机的紧凑渺子线圈探测器发现了Xi(b)*存在的证据　　【搜狐科学消息】据国外媒体报道，大型强子对撞机（LHC）最近在进行原子粉碎实验时检测到了一个新的亚原子粒子，这是一个美丽的粒子。新发现的粒子早已被理论所预言，但从未被发现。　　新的粒子被称为Xi(b)* ，是一个重子。据悉，重子是由三个更小的被称为夸克的物质组成。组成原子核的质子和中子也是重子。Xi(b)* 粒子属于所谓的美重子，其包含一个底夸克，亦称美夸克。虽然发现Xi(b)*未必见得是一个惊喜，但这一发现应有助于科学家解决“物质是如何形成的”这一更大的难题。进行大型强子对撞机实验的美国康奈尔大学的物理学家詹姆斯•亚历山大（James Alexander）说：“这是墙上的另一块砖。”　　不同于质子和中子，美重子的寿命极其短暂，Xi(b)*存在不到一秒钟就衰变成其它21个短命粒子。美重子需要极高的能量才能创造出来，所以它在地球上除了原子加速器的中心，如坐落于日内瓦欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机，其它地方都找不到。　　大型强子对撞机的科学家不是直接发现这个新的粒子，而是他们看到了它衰变的证据，大型强子对撞机的紧凑渺子线圈（Compact Muon Solenoid，CMS）探测器捕捉到新粒子在质子和质子碰撞后的凌乱余波中衰变的过程。CMS的物理学家文森佐•奇欧奇阿（Vincenzo Chiochia）说：“寻找这个粒子真的很辛苦，在这样一个混乱的状况下寻找这种复杂的衰变，使我们对自己的能力充满信心，未来我们也可以找到其它新粒子。”　　CMS的科学家表示，这个新粒子的存在已被证实，研究人员有99.99%的信心认为这一结果不是因为偶然。没有参与这项研究的费米实验室的科学家帕特里克•卢肯斯（Patrick Lukens）说：“这一发现进一步证实物理学家对夸克如何结合在一起的理解在本质上是正确的。”　　这个粒子曾被物理学中非常成功的理论模型预言，被称为量子色动力学（quantum chromodynamics），该模型演示了夸克如何结合，以及如何创造更重的粒子。然而，卢肯斯说，发现Xi(b)*对寻找希格斯玻色子没有影响。希格斯玻色子可以解释为什么质量存在于宇宙中，它也是由量子色动力学模型所预言的粒子。（尚力）