粒子物理的标准模型课件

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

InstituteofTheoreticalPhysicsCAS

2012.02.229/13/2023即将来临的粒子物理突破李淼中国科学院理论1什么是粒子物理学？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。9/13/2023什么是粒子物理学？8/1/20232粒子物理的标准模型：基本单元9/13/2023粒子物理的标准模型：8/1/20233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9/13/2023基本相互作用8/1/20234对称性与Higgs机制电磁相互作用的对称性：色动力学（一代）：9/13/2023对称性与Higgs机制8/1/20235弱电相互作用：Higgs机制：Higgs作用量：9/13/2023弱电相互作用：8/1/20236Higgs势能：9/13/2023Higgs势能：8/1/20237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。9/13/2023对称性破缺：8/1/20238v9/13/2023v8/1/20239Higgs的产生：9/13/2023Higgs的产生：8/1/202310Higgs探测：有很多办法探测Higgs，最重要的是双光子事件：9/13/2023Higgs探测：8/1/202311

=2还有很多其他道，如：9/13/2023

还有很多其他道，如：8/1/202312大型强子对撞机：位置：9/13/2023大型强子对撞机：8/1/2023139/13/20238/1/202314对撞机：9/13/2023对撞机：8/1/2023159/13/20238/1/2023169/13/20238/1/202317探测对称性破缺以及超出标准模型物理探测器：ATLAS:(AToroidalLHCApparatus)CMS:(CompactMuonSolenoid)9/13/2023探测对称性破缺以及超出标准模型物理探测器：8/1/202318ATLAS,长46米，高25米，重七千吨9/13/2023ATLAS,长46米，高25米，重七千吨8/1/2023199/13/20238/1/202320CMS,长21.5米，高15米，重一万两千多吨9/13/2023CMS,长21.5米，高15米，重一万两千多吨8/1/2219/13/20238/1/2023222月8号结果：ATLAS4leptons9/13/20232月8号结果：8/1/2023232Zto4muons9/13/20232Zto8/1/2023249/13/20238/1/202325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:9/13/2023双光子道最为重要，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综合结果9/13/2023ATLAS综合结果8/1/2023299/13/20238/1/2023309/13/20238/1/202331CMS4轻子结果（无迹象）9/13/2023CMS4轻子结果（无迹象）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综合结果：9/13/2023CMS综合结果：8/1/2023369/13/20238/1/2023379/13/20238/1/202338ATLAS和CMS的综合结果？三月。下面展示PhilipGibbs非官方结果9/13/2023ATLAS和CMS的综合结果？三月。8/1/202339用2011年三分之一数据获得的结果：9/13/2023用2011年三分之一数据获得的结果：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(AsymptoticsafetyofgravityandtheHiggsbosonmass.MikhailShaposhnikov,,ChristofWetterich,.Dec2009.12pp.PublishedinPhys.Lett.B683:196-200,2010.

)9/13/2023理论意义：8/1/202346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。9/13/2023超对称更喜欢低质量的Higgs8/1/202347为了保证今年发现Higgs（甚至发现点别的），CERN计划：9/13/2023为了保证今年发现Higgs（甚至发现点别的），8/1/202489/13/20238/1/202349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。9/13/2023多数理论家期待发现超对称8/1/202350直观：9/13/2023直观：8/1/202351具体粒子谱：9/13/2023具体粒子谱：8/1/2023529/13/20238/1/202353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9/13/2023超对称还能产生能够解释暗物质的粒子：8/1/202354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！9/13/2023有人谣言说LHC上出现了stop的迹象，未得证实。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