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《出租屋的女人1080P完整版_影戏-策驰影院》视频说明:秦恪渊挽着招凝站在千韧山脉高空之中隐约能看到整座山脉蒙着一层黑光看不太懂但大受震撼:2021年物理学的那些希望原创2022-01-19 13:32·知识分子2021年物理学各领域都有哪些希望| istockphoto.comby Alena Butusava编者按只管新冠疫情肆虐科学的脚步没有因此而停下全天下的物理学家继续为物理学大厦添砖加瓦在春节来临之际《知识分子》约请复旦大学物理学系教授施郁评介2021年物理学各领域的希望今天刊发粒子物理部分问题为编辑所加看过之后您有哪些感受欢迎在谈论区留言讨论撰文 | 施郁(复旦大学物理学系教授)●  ●  ●2012年希格斯粒子发明后粒子物理标准模子完全确立可是中微子质量、宇宙中的物质-反物质差池称和暗物质都显示出逾越标准模子的迹象现在天下上能量最高的对撞机并没有给出直接的线索高精度丈量依然是寻找逾越标准模子的粒子物理的主要途径在标准模子领域之内也有一些参数值得准确丈量那么已往这一年有哪些逾越标准模子的迹象展现呢缪子变态磁矩经典电动力学中磁矩正比于角动量比例系数叫做旋磁比量子力学中有一种内禀角动量叫自旋也导致磁矩可是比例系数在旋磁比基础上还要再乘以一个叫做g因子的系数关于电子和缪子来说g=2但在量子场论中由于其他量子场的相互作用导致许多虚粒子使得电子和缪子的g都大于2叫做变态磁矩历史上电子变态磁矩在量子电动力学重整化中施展过作用缪子的质量是电子的一百多倍因此它的变态磁矩更大g的准确数值可以凭证粒子物理标准模子盘算标准模子是包括电磁、弱和强三种基内情互作用和已知基本粒子的量子场论因此g-2是对标准模子的准确磨练是寻找逾越标准模子的迹象的一个途径20年前布鲁克海文实验室的实验效果与标准模子盘算效果相差百万分之几是实验效果的标准误差σ的2.7倍记作2.7σ厥后理论盘算的准确性一直提高2020年实验-理论差别抵达3.7σ最近费米实验室宣布了它新一代g-2实验的效果证实了20年前的实验效果实验-理论差别抵达4.2σ [1,2]σ前面的倍数越大说明效果越可信费米实验室的实验所用的磁铁正是最初布鲁克海文实验室所用的磁铁可是他们的缪子束更纯更强一个要害在于准确丈量磁场他们用了几百个核磁共振感应器这个效果基于对2018年实验的剖析对2019和2020年实验的剖析也在举行中据称实验-理论的差别未来可以抵达7σ约10年后J-PARC的E34实验还将用差别的手艺丈量g-2在将差别归结为凌驾标准模子之前还要完善标准模子内的理论盘算较难盘算的是强子真空极化历程需要用格点规范理论有一个格点规范理论组指出他们的盘算效果与实验效果的差别只有几十亿分之一因此标准模子似乎没问题 [3]可是这还需要有其他组的自力磨练轻子味普适性破损的可能性在标准模子中电子和缪子是差别味的轻子它们与希格斯粒子的相互作用纷歧样可是与其他粒子的相互作用一样叫做轻子味普适性若是缪子变态磁矩泉源于对标准模子的逾越可以看成对轻子味普适性的破损也就是说差别味的轻子之间的差别大于标准模子中的情形2021年尚有其他实验论文提出轻子味普适性破损的迹象 [4]CERN的LHCb实验批注b夸克衰变为s夸克并陪同爆发正反轻子对时所爆发的正负缪子对显着多于正负电子对差别抵达了3.1σ [4,5]CERN的CMS的正负质子碰撞实验中视察到的高能正负电子比正负缪子多 [6,5]此前就有其他迹象b夸克衰变为s夸克的关联和衰变率与标准模子预言差别达5σ以上;b夸克衰变为c夸克陪同爆发轻子和中微子的历程中陶子(另一种味)显着多于电子或缪子差别抵达3σ;有的贝塔衰变体现出所谓的卡比博角变态抵达3σ也说明缪子与电子的差别大于标准模子效果这些轻子味普适性的破损还需要更多更细密的丈量来确定中微子振荡探测的模子要修改实验上视察到的中微子有明确的味用量子力学语言说是味本征态(在某某本征态某某就是确定的)每个味本征态是三个差别质量本征态的叠加态因其中微子有振荡中微子振荡的丈量基于与核子的相互作用可是形貌这个相互作用的理论模子并没有直接的实验验证 最近美国Jefferson实验室CLAS和e4ν合作组的电子-核子散射实验发明电子-核子相互作用需要修改由于中微子-核子的相互作用与之相似以是也需要修改 [7,8]寻找暗物质宇宙中引力征象批注暗物质和暗能量应该保存可是没有被直接视察到暗物质的证据主要来自星系的旋转行为、引力透镜、星系形成等等方面暗能量的证据主要来自宇宙加速膨胀现在一样平常以为宇宙中的所有物质-能量中只有5%是通俗物质(组成因素不凌驾粒子物理标准模子中的基本粒子)27%是暗物质尚有68%是暗能量寻找暗物质和暗能量是科学前沿课题人们提出了种种暗物质假说并试图在实验室里找到2013年最先暗能量巡天 合作组基于智利的Blanco望远镜绘制所有的星系图以提供宇宙中物质漫衍的信息确定宇宙中可见物质和暗物质的漫衍2019年完成了6年视察最近他们用一个理论模子剖析了其中第一年的视察数据形貌了几种丈量的关系:星系漫衍形成星系团的星系的漫衍以及遥远星系的光被地球周围物质所扭曲的情形他们给出了关于可见物质和暗物质的密度及其涨落的新限制将取值规模压缩了20% [9,10]20年前意大利的DAMA/LIBRA实验声称有暗物质粒子的迹象最近与之相似的西班牙ANAIS实验(基于掺铊碘化钠闪灼器)揭晓对三年实验数据的剖析与DAMA/LIBRA效果的差别是2.7σ [11,12]明年他们有望抵达3σ弱相互作用有质量粒子(WIMP)是一种热门的暗物质候选者轴子是另一种最初是维尔切克和温伯格各自自力提出的设想粒子(接纳了维尔切克的命名)以诠释强相互作用不破损CP对称性去年位于意大利Gran Sasso山的XENON1T实验一经探测到信号不可容易诠释为噪声(285个事务比正常的232个噪声事务多3.5σ)可是电子-光子比值又大于弱相互作用有质量粒子(WIMPs)所能导致的值他们指出有三个可能:太阳来的粒子、差别于WIMPs的暗物质、放射性污染去年其他作者也揭晓了好几种理论诠释包括轴子、WIMPs、加速的冷暗物质、非标准中微子等等华盛顿大学的轴子暗物质实验(ADMX)旨在寻找轴子最近它基本上扫除了某个模子下3.3到4.2微电子伏特之间(改探测器的敏感能区)的轴子同时也对其他模子中轴子性子给出严肃限制 [13,14]位于四川锦屏山下3000米由上海交通大学牵头的PandaX-4T实验接纳氙探测器寻找WIMPs去年7月他们宣布了更新后的最新效果对40GeV的WIMPs与核子的无自旋相互作用给出严肃限制现在实验组在进一步降低放射性导致的配景噪声未来有望关于WIMPs和轴子给出进一步限制 [15,14]PandaX-4T | 图源:https://pandax.sjtu.edu.cn/pandax4随着寻找WIMPs的探测敏感度一直提高正在迫近 中微子地板即WIMPs能被探测的下限中微子和假设保存的WIMPs都与原子核散射迹象类似因此若是到了探测器的 中微子地板WIMPs的信号就淹没于中微子的信号中这限制了何种暗物质粒子能被发明可是中微子地板取决于中微子通量的不确定性可以通过增添事务数来战胜最近悉尼大学的O’Hare刷新了中微子地板的界说使得统计上更有意义并且不依赖于详细实验参数在新界说下为了战胜中微子地板质量中等的WIMPs的散射率坚持稳固质量太大或太小的WIMPs则需要更大的散射率 [16,17]另一方面由于中微子地板来自一种特殊的中微子历程叫做相关弹性中微子-核子散射探测器的迅速度迫近中微子地板使得这种信号得以被探测提供了研究新物理的新机会 [18]2021年尚有探测暗物质的新探测要领和新途径揭晓芝加哥大学的Dixit等人提出用超导量子比特探测某些暗物质(暗光子或轴子)转变来的光子比其他探测手段更敏感在这个要领中超导量子比特检测微波腔中的光子数他们的实验已经扫除了某些参数区的暗光子经由改装增添磁场这个装置还可以用于探测轴子 [19,20]引力波探测器和量子增强的干预仪可以用于暗物质探测英国Cardiff大学的Grote等人报告了用位于德国Hannover的引力波探测器GEO600寻找标量场暗物质的效果理论上这样的暗物质泉源于宇宙早期GEO600使用压缩光逾越了量子颗粒噪声极限并且在所有的引力波探测器中GEO600关于分束器处的光学相位差最敏感因此最适合于暗物质探测他们已经获得了一些效果详细来说给出了标量场暗物质作为质量函数的耦合常数的上限将上限刷新了6个数目级 [21]斯坦福直线加速器实验室的Leane和俄亥俄州立大学的Smirnov提出可以通过系外行星的温度来展现暗物质的效应从而获得暗物质在星系中的漫衍在某些模子中银河系处于一个暗物质的球形晕中暗物质粒子被天体上的电子或核子散射后可以被天体的引力吸引住而某些暗物质粒子湮灭后爆发光子或其他粒子因此对天体有加热效应以后5年人类有望发明几万颗系外行星这些系外行星可以充当能量在GeV以下的暗物质探测器刚刚发射的韦布太空望远镜可以探测到被加热的气态巨行星、褐矮星和无恒星的流离行星 [22,23]用现在疫情中熟悉的语言说暗物质检测效果迄今是阴性会不会暗物质着实不保存只需要修改引力理论就可诠释那些视为暗物质证据的引力征象MOND(修改了的牛顿动力学)理论就是这样的无暗物质理论最初是为相识释星系旋转数据而提出厥后经由相对论推广后也能诠释引力透镜征象但它原来不可自洽诠释所有的征象特殊是宇宙微波配景辐射这个很是主要的征象最近捷克科学院的Skordis和Zlosnik提出一种MOND模子能在与引力征象融洽条件下诠释宇宙微波配景辐射 [24,25]一百多年前物理学家试图找到以太而未果厥后爱因斯坦提出狭义相对论以太假说被扬弃历史会不会重演会不会未来一个全新的理论使得暗物质(或者暗物质和暗能量)假说也被扬弃我们只能让物理学子弹再飞一些年拭目以待粒子物理和核物理的其他希望电荷共轭(C)变换是指在理论中将粒子酿成它的反粒子宇称(P)变换指将空间偏向变为反偏向标准模子中在CP团结转变下弱相互作用微弱地转变了叫做CP破损CP破损导致中性D介子及其反粒子是味本征态是差别质量本征态的叠加态因此它们之间能爆发振荡或者说混淆振荡频率取决于两个质量本征态的质量差最近LHCb丈量出这个质量差是3X10-39克 [26,27]若是CP变换的同时也团结举行时间反转(T)变换那么物理纪律坚持稳固叫CPT定理用反质子和正电子组成反原子可以在比基本粒子更大的标准磨练CPT定理并且磨练的精度也很是高1995年CERN一经制备了11个反氢原子可是每个反原子只保存了几十纳秒现在CERN的ALPHA合作组可以很寻常地制备1千多个反氢原子并能保存许多小时他们用磁场约束住反质子和正电子的混淆体制备出反氢原子再用更重大的磁场囚禁住用多普勒冷却的要领举行激光冷却他们以1/1012的精度丈量能级之间的跃迁频率与氢原子一样验证了CPT定理 [28,29]质子冷却方面CERN的BASE实验组借助于相距9厘米的离子用配合冷却的要领将一个质子的温度降低了85%这个要领有望用于反物质 [30,31]反中子和超子通常较难获得中科院高能物理所的苑长征和特拉维夫大学的Karliner指出巨量的反中子和超子可以从J/ψ介子的衰变获得好比100亿J/ψ时间可以爆发8百万个反中子 [32,33]洛斯阿拉莫斯UCNτ实验通过用磁场囚禁超冷种子将中子平均寿命的丈量精度比原来提高了一倍他们测定的中子平均寿命是877.75秒 [34,35]原子核中的核子若是足够多形成库珀对类似超导或超流配对众所周知库珀对可以在两块超导体之间隧穿叫做约瑟夫森效应劳伦斯利物浦试实验Potel等人证实重离子碰撞实验中碰撞的原子核之间爆发配对中子的约瑟夫森效应 [36,37]CP破损导致在分子中爆发电偶极矩和电荷疏散因此放射性分子可以用来敏感地丈量CP破损 [38]加州大学Santa Barbara分校Fan等基于激光的实验给出了爆发和识别放射性分子的新要领用电场囚禁激光冷却的镭离子再与甲醇蒸汽混淆反应爆发放射性分子 [39]加州理工大学的Yu和Hutzler的理论剖析批注这个分子很适用于研究对称破缺和寻找逾越标准模子的物理 [40]麻省理工学院的Udrescu等人丈量了差别镭同位素的氟化镭分子的能级 [41,42]他们研究了氟化镭分子能级与镭同位素原子核巨细的关系这个要领使得人们可以设计种种放射性分子来磨练CP破损通过激光光谱与原子理论的团结可以获得原子核巨细和形状的信息从而磨练核结构理论这些要领还可以用于寻找逾越标准模子的效应和暗物质参考文献:[1] B. Abi et al. (Muon g-2 Collaboration), Measurement of the positive muon anomalous magnetic moment to 0.46 ppm, Phys. Rev. Lett. 126, 141801 (2021).[2] Priscilla Cushman, Muon’s Escalating Challenge to the Standard Model, Physics 14, 54, April 7, 2021.[3] Adrian Cho, Calculation could dim hopes for new physics, Science 372, 226 (2021).[4] LHCb Collaboration, arXiv:2103.11769 (2021).[5] Andreas Crivellin, Martin Hoferichter, Hints of lepton flavor universality violations26 , Science 374, 1051 (2021).[6] A. M. Sirunyan et al., JHEP 2021, 208 (2021).[7] Khachatryan, M. et al. Nature 599, 566–570 (2021).[8] Noemi Rocco , Electrons show the need for improved neutrino models, Nature 599, 560 (2021).[9] C. To et al. (DES Collaboration) ,Dark Energy Survey year 1 results: Cosmological constraints from cluster abundances, weak lensing, and galaxy correlations, Phys. Rev. Lett. 126, 141301 (2021).[10] Sophia Chen, A New View of the Universe’s Dark Side, April 6, 2021, Physics 14, s44.[11] J. Amaré et al., Annual modulation results from three-year exposure of ANAIS-112, Phys. Rev. D 103, 102005 (2021).[12] Erika K. Carlson, Experiment Casts Doubt on Potential Dark Matter Find, May 27, 2021, Physics 14, s71.[13] C. Bartram et al., Search for invisible axion dark matter in the 3.3–4.2 meV mass range, Phys. Rev. Lett. 127, 261803 (2021).[14] Marric Stephens, Tightening the Net on Two Kinds of Dark Matter, December 23, 2021, Physics 14, s164.[15] Y. Meng et al., Dark matter search results from the PandaX-4T commissioning run, Phys. Rev. Lett. 127, 261802 (2021).[16] C. A. J. O’Hare, New definition of the neutrino floor for direct dark matter searches, Phys. Rev. Lett. 127, 251802 (2021).[17] Christopher Crockett, Redefining How Neutrinos Impede Dark Matter Searches, December 16, 2021, Physics 14, s154.[18] Michael Schirber, Neutrinos Rising from the Floor, June 29, 2021, Physics 14, 96.[19] A. V. Dixit et al., Searching for dark matter with a superconducting qubit, Phys. Rev. Lett. 126, 141302 (2021).[20] Erika K. Carlson, Qubits Could Act as Sensitive Dark Matter Detectors, April 8, 2021, Physics 14, s45.[21] Sander M. Vermeulen, et al., Direct limits for scalar field dark matter from a gravitational-wave detector, Nature 600, 424 (2021).[22] R. K. Leane and J. Smirnov, Exoplanets as sub-GeV dark matter detectors, Phys. Rev. Lett. 126, 161101 (2021).[23] Marric Stephens , Detecting Dark Matter in Exoplanets, April 22, 2021, Physics 14, s46.[24] C. Skordis and T. Z?o?nik, New relativistic theory for modified Newtonian dynamics, Phys. Rev. Lett. 127, 161302 (2021).[25] Michael Schirber, Dark Matter Alternative Passes Big Test, October 15, 2021, Physics 14, 143.[26] R. Aaij et al. (LHCb Collaboration), Observation of the mass difference between neutral charm-meson eigenstates, Phys. Rev. Lett. 127, 111801 (2021).[27] Soeren Prell, Unraveling D-Meson Mixing, Physics 14, 124, September 7, 2021.[28] Baker, C. J. et al. Nature 592, 35–42 (2021).[29] Baur Masaki Hori, Antimatter cooled by laser light, Nature 592, (2021) 27.[30] Manas Mukherjee Single proton cooled by distant ions, Nature 596, 490 (2021).[31] Bohman, M. et al. Nature 596, 514–518 (2021).[32] Erika K. Carlson, Generating Antineutrons and Hyperons with Existing and Future Facilities, June 30, 2021, Physics 14, s85[33] C. Z. Yuan and M. Karliner, Cornucopia of antineutrons and hyperons from a super J/y factory for next-generation nuclear and particle physics high-precision experiments, Phys. Rev. Lett. 127, 012003 (2021). [34] Gonzalez, F. M. et al. Phys. Rev. Lett. 127, 162501 (2021).[35] de D. Castelvecchi NEUTRON’S LIFETIME MEASURED WITH HIGHEST EVER PRECISION, Nature 598, 28 October 2021, 549.[36] G. Potel et al., Quantum entanglement in nuclear Cooper-pair tunneling with γ rays, Phys. Rev. C 103, L021601 (2021).[37] Piotr Magierski The Tiniest Superfluid Circuit in Nature, February 25, 2021, Physics 14, 27.[38] Ronald F. Garcia Ruiz, Designer Molecules for Fundamental-Symmetry Tests, January 11, 2021, Physics 14, 3.[39] M. Fan et al., Optical mass spectrometry of cold RaOH+ and RaOCH+3 , Phys. Rev. Lett. 126, 023002 (2021).[40] P. Yu and N. R. Hutzler, Probing fundamental symmetries of deformed nuclei in symmetric top molecules, Phys. Rev. Lett. 126, 023003 (2021).[41] S. M. Udrescu et al., Isotope shifts of radium monofluoridemolecules, Phys. Rev. Lett. 127, 033001 (2021).[42] Jaideep Taggart Singh, Sizing up Exotic Nuclei with Radioactive Molecules, July 14, 2021, Physics 14, 103.制版编辑 | 卢卡斯看完整个事我有点心疼肖凯文

可能是由于同伴被威胁激怒了剩下的进化者九十多人同时迈出一步准备向张小强挑战张小强苦笑着站出来卸下腰间的手枪和装备递给喵喵运动着手腕眼睛快速的在人群中闪过望着这群桀骜不驯的家伙他突然发出一声大吼就向前冲去

编剧:
更新:

2025-10-04 17:47:01

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