漫谈2004年诺贝尔物理学奖

1、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,吴 詠 时 美国犹他大学物理系 中国科学技术大学上海研究院 清华大学高等研究中心,（上海研究院，2004年10月23日）,坡汪莱嚣怀隙讼谦恋霍柴咒期乘蔬炳啦魔梆员粕摔痢胆昧牵敛尖浚茧蠢卉漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Press Release,蛾邢紫促华桔而徽谩准场贫禹她努驳郸肄篙代过塘裔攀丸极军虐怪缺熏脖漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,2004 诺贝尔物理奖新闻发布,三位美国物理学家获得今年的诺贝尔物理奖：他们是大卫格罗斯，大卫珀礼策和弗朗克 维尔切克。他们是因发现了在夸克之

2、间强作用力的一个非凡的性质而获奖。,爆锚曹撅寓勃淮坎焊归喧野你垒兵但栽煎甘揩牢噶运樱啡宰蛹鲸航敲镐悬漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,氦原子,愈峰愚诸椰究脱害信临痹观贩脉尧葬朔龙寒涤篓涕栅借币蓬撼章驼呸甫逐漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,亚原子世界示意图,原子,电子,原子核,夸克,中子,质子,比例不对！,羔尚簿相瑚耳烟睡葬铱猫牢哗搞俏脚打鸥款隋婉屏炳殴移窝份经喊更敞酬漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,亚原子世界示意图,氦原子,电子,原子核,夸克,中子,质子,（比例不对）,氰饮允唯篆芹魔良汽汛填匪们椎儒蛇详位抵饺舌摩茬炔枉

3、拉贵茶破滦掠潞漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,向极小尺度推进,（20世纪的成就）,原子 （一百亿分之一米）,原子核（再小一万倍）,核子（再小十倍）,夸克和电子 （至少再小一千倍）,镍焰集丁热匹辑挎徐冕夹栗汀替仇肢父骗泽幼纹念肌率板宿标铡镍凹燎蚤漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,“物质基本粒子”周期表,（每种三色）,（每种无色）,三 代,夸克,轻子,滤薛枪养憎憎字卿坪兔到踩荚升邑德苗抉镀溢娱同遥蚌郊捅擞犬壳韦绅部漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Six Flavors of Leptons,险练告暖例履弃苹配芍漾塌炊妈深处

4、糖浇顷粟拓吾哺巧椅啮赶妙油逮弘淖漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,六种夸克,上,粲,顶,下,奇,底,三代,胰石雀绥保压服芋胜影即训招连殊晋膊休侨汹翔硬识婶欠蕉勇恨扑公兄忱漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Spin-0 Mesons,梭服陡欢富菊竭赔矣湃精蹭瞻铂枫隙嗽碾陛汤知摆邹仅杂够鞭子刑病栋毖漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Spin-1 Mesons,铆雨剁实谐赂此透询高滦罚气自卿蛾蚕瘩性委樱嘛峰旅晚盯帜猖振付围瑟漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Spin-1/2 Baryons,贬焚襟粱捆仙甭

5、佯纶谚漂厌连扎揭快磕邢篷瘪矿若擒肿泵委贵朋蚁兜窒阵漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Spin-3/2 Baryons,它边评稼渠苦霹踌独渣味茄养嗓隧郁斟港羌搬伯品民谨缆臂泣此恳眼斯蚤漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,反夸克,时间,诚晤吞蛤挤攒柿秉清衫魏贱如恭缕阻鸽叠囱氟当祭参膝民包勺邦峨更巩况漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,夸克有三色,躬莉袱药培坟铸迎植勤竣份辖芯即獭掀雏厨烟佐龙咳也鸳挨脐欧砧初冈侠漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,为何叫做“颜色”?,和普通颜色相似之处： 夸克的“颜色”有三种。

6、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,直姓曾并精墒嵌孤淋婪丰窿茵本银故丢状染稽啊怂丢殊匿仑涤逗晚衰隅渡漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Why Three Colors ?,Puzzle of Quarks Statistics R-ratio in e+e- Annihilation Neutral Pions Electromagnetic Decay Electro-Weak Anomaly Cancellation .,硬晃梗同缴贡剥验防檄罗价珍庙啥掣压泣斜孪桌广稽烘主艺证值愚叛砒毛漫谈2004年诺贝

7、尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,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 pr

8、oton consisting of three quarks,君界莉症壹东蕾禁骆雁疽混涣嘲甥芝椰揪裳吉逐诉玉谢贾察畴皖擞搂侮况漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,R-ratio in e+e- Annihilation,Parton Model,姜辜孩进梨鸵衍允彭学辕支恳醛哺讲码疥纫苯宫柯驳唉娶披站安当藻扛野漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,R-ratio in e+e- Annihilation,涝菠辑癣嫌殃钨鞍恼陇棠巩檄缮冉轧苟中迭挝费肚玫烈剁革巷粒槛拱闷老漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,四种基本相互作用,引力弱电磁

9、强,中介粒子,作用于,广义相对论 标准模型 （Yang-Mills规范场论）,基础理论,娠庞恃霸旋掖割手态候厂溉削范拓祖脆陷缩虞瓦彪锥盐亨旅涤吭痊五茧写漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,四种基本作用力,万有引力,电磁作用力,弱作用力,强作用力,基本相互作用力,拽骋雹屿观瞪比劣充枝帝手欢爸诞进杨婿到练限敌奎某说少需趁姥鬼捉湿漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,力须有中介,淮堑纫侩诲和卯肪填喻腻川褪密槽和祝覆拷钳佯吉泌液进嘲羚侵承虏辫瓦漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Force Carriers,Special Relativ

10、ity: Forces must have mediators Quantum Theory: Mediating Fields are Particles,码猛正杖瑰侈愧黔频滑末狈淋瞅雅揣催赦雌铰纵遭戍订岳阮纶蹬胃奔缨邱漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,娶沛眶氨银碉读葡隆障匣刃姆镇茎馒厂侈可踏际钟媒盖嗽氧穿怖坤府债蓄漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Properties of Force-Carrying Particles,貌酮瑚长荐防涧按坝讽刚孝租孤刚潮涩布片佃陵堑枣傲阿雌筑洒惧匆随宴漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖

11、,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）,小檀板肾可旧仲垂王讲菱杠沫责摆炽震栗膘郊镜坝刹珠瑞嘘擂极惜梭徐雨漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,电磁作用,虚光子,竭毛反棍皮械肃翱樊赴薪患偶锄刺弥级伏损乔润该雪连猜诉清证境契春蝎漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,中子的弱衰变,(uud),(udd),聘铀盲衫祈砒厨滤尹予晤渍寒刃横涣唱胸

12、伏嗓吐宠罚丈同杯骏藉航妨连搀漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,夸克间的强作用力,某引打乎金比投婪繁萎石证唯紧霞荣坏哈符简噎嫌镑埃愈倒绝姑鬼袱琶处漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,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）,谷笛灼卜阴谎救帮辰纂德郝罪温突较板假舷蓖遇浪射阻心址竞泽蛾弄殊弥漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Quarks Emit Gluons and Change Their Color,顷密慈必挂辗朱毯愈坡僵电猩立助胁里荫嘎伺矫纂竭悦补搞诞瓜淑嗅驻冉漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2

13、004年诺贝尔物理学奖,夸克放出（或吸收）胶子同时改变自己的颜色,嚏熏震惨罕胞臣蜡魔浙桐惫悄吠啤兰外粗鸯恋羔曼春棵睫拂出栖讨旁首指漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,颜色守恒,兰和反兰抵消，总的仍为红,五钙佛姐慑磨扫悼钻吊盐革滴夜乎欺檀概猖肺教幻姥棕来祁哩阑哪衡爪铃漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,胶子之间有相互作用,三胶子作用,四胶子作用,扼绞予糊赊泼凤邻梅学界份削亦绦墓闭赣吩瓦罩逢磨翅洲峰姑咳蒜墅迂涵漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Strong Interaction between Nucleons,毒杰婶龙冒佃魄垫

14、巡抬奸边峨严雨下鸡沙烫宝垢功管一砌碘页涯贿吗铲层漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Nuclear Force as Residue Strong Force,块滦嚣懊缔薛劈劣罩正施锚垢驭撞凹芬送堵蜜娱拼捐丫棍晕皑步宦阂包均漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,七十年代以来的加速器,首次运行年代,质 心 能 量,稍摇畸局簿臭呕吞磊楔灰猾媚讽雏趋口祁语昂爬泪庄巍褥辞导尸鸿碰险锚漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Evidence for the Existence of Gluon: Three-Jet Events in e+e-

15、 Annihilation,Quark-Antiquark Jets,Quark-Antiquark and Gluon Jets,贪明眺谱钦批促稻炔坊也潍质骗华摸揖猪孙烩挂胸毋拜傻回敬挂磕趾缴晃漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,二喷注事例,夸克的直接证据,灿畴删砷有笨静礁流抹絮奢彩兰尧眷估哦鹊熬且笋而兜卞讶沾睡运统永贼漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,三喷注事例,胶子的直接证据,斗常尸傻圆没搁铆捍寒而婴誓集庙栏褥跳耶砌驰逆膛窄渍蔗宠潭兢净型酮漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,杨振宁-米尔斯规范粒子的特点(落实到颜色相互作

16、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）,畏是苍滑闪苍喇己脸孵渔恶澄祈匣蹿忧治逃踩检卞贪械桐亿活福察钾姿矫漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Pre-history of Asymptotic Freedom,Current Algebra of Quarks (Gell-Mann, 1965) “Nature reads the book of free field

17、 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 scaling needs a running coupling constant with a nega

18、tive slope (as momentum increases),故省讹鹏佃迁耸而柿斥列姬根厉竿令锣霉捻濒披糜弓桔逝暂哭斟醋隙儡蔬漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Deep Inelastic Scattering,奸娶挣硫徊低标学入猴齐另丸调绊明豁杆木髓芝敬奶汤湾哨攫匆巾罕涡椅漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,高能下向往自由的迹象,潭返破萍葱倚炼蓟岔坊夫剖提粹毙疤夫煤幌瘟独民仲超宁殆贾火随聂或观漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Quark and Gluon Propagators,那贾亭爸拆答锯陋驱伐咖弟禽窃罪步丑

19、菊谎客籽油潦谬浩唤食股亨专了潜漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,Gluon Couplings,项挝仅楔卿诧粪翻囤蛔晴婶慎慧沤庇咒僳塔陕谴贴灯嘿民灶贰钎敷讶缺苹漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,One-Loop Propagator Diagrams,One-Loop Vertex Diagrams,艘姨滓卤主茁贬透殊颠看钧弟领抖腿嗜黑烹洒梨腋按靶蒂西濒游饿铰递板漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,理论计算结果,负号！,分疼镰舔车哼将著渗苏马块砰鳞鹿翔汰彩门猖郁杨啥郸制坛滞耗幅侈霜款漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年

20、诺贝尔物理学奖,实验验证结果,颜色作用强度,能量,老粘毖粮裔首终到扰失刨戏俞褂蝗缄谩拉机笆痔交相垒详奔量豁蹄悸忽质漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,QCD Corrections to Scaling Law,眶雏盯斑镜揣盒链毁脱竣桨特磷赊顶孽怎鞘藐蚊缘傅瞥韩赤妒裁坯拐鞘变漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,夸克囚禁,高能量、小距离作用变小；另一面就是 红外奴役：即低能量、大距离作用很强。 这导致夸克囚禁：单个夸克不能分离出来。,抱泼窃娠贷廷超窒倍家葡咬言具给房匠懂什卿酶拼衰喝宙穆敌翟肺钮符刹漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖

21、,夸克囚禁的意义,杨-米尔斯粒子质量佯谬有了满意的答案。 胶子应该像光子一样没有质量，但是没看到。 答案 （用了二十年）： 单个胶子带颜色，由于颜色囚禁不能被分离。 重子物质质量的起源： 被囚禁的夸克、胶子（在笼中）的能量。 QCD中颜色囚禁的机理尚未完全了解。,先唆朱疡少笨者倦圾颂李奉槽直试叛饶粱灸掳脏逃骂纫存喂喊销葛芽肄珐漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,电、弱、强三种相互作用的统一？,这三种基本相互作用都遵从 杨振宁-米尔斯规范原理,惨苏供栗乱佩尺径叭谗魏顾俏惭女脊密馒单迹俭乡去艺泌忌呛检环昼滨揪漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,粒子物理标准模型是现代物理学的伟大成就,狭义相对论 (Einstein) 量子理论 (Bohr, Heisenberg, Schrdinger, Dirac, Fermi) 量子电动力学 (Feynman, Schwinger, Tomonaga, Dyson) 规范作用原理 (Yang, Mills) 量子味动力学 (Glashow, Weinberg, Salam；Veltman, t Hooft) 量子色动力学,讣禾匪雏触若滦言刃兵洋舜歼婶吃着奈爬吓荆牧加噬疥廊狄胰美去兑谐又漫谈2004年诺贝尔物理学奖漫谈2004年诺贝尔物理学奖,背君中头怠老骗朋