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第1篇 希格斯玻色子在LHC上的发现1

1.1引言1

1.2 ATLAS和CMS实验4

1.2.1 ATLAS探测器4

1.2.2 CMS探测器6

1.2.3安装和调试6

1.3触发器、计算技术及早期运行8

1.3.1触发器和计算技术8

1.3.2标准模型测量以检验其正确性9

1.4标准模型中希格斯玻色子与LHC11

1.4.1希格斯玻色子的发现及其性质的测量13

1.4.2利用2011年全部数据与2012年部分数据的分析结果13

1.4.3 来自2011年和2012年全部数据的结果16

1.4.4 ATLAS和CMS合作组RUNI数据合并的结果21

1.5总结和展望25

参考文献27

第2篇 重味强子物理的精确测量30

2.1引言30

2.2历史回顾31

2.2.1小林-益川机制的起源31

2.2.2 B物理的兴起32

2.2.3 LHC时期33

2.3 CKM矩阵34

2.3.1定义34

2.3.2标准参数化35

2.3.3 Wolfenstein参数化36

2.3.4幺正三角形36

2.3.5 CP破坏的唯象理论38

2.3.6幺正三角形的实验测定40

2.4 LHC上的b物理回顾42

2.4.1 CP对称性破坏42

2.4.2稀有电弱衰变45

2.4.3 BOS→μ＋μ-衰变的首次观测46

2.5总结49

参考文献49

第3篇 走近物质的极限：CERN超相对论性核碰撞58

3.1强相互作用物质58

3.2 QCD物质研究：树立信心60

3.3 CERN关于高温QCD物质的研究61

3.3.1 CERN重核加速64

3.3.2 CERN的SPS实验及其物理学65

3.4新千年的成就66

3.4.1火球能量密度66

3.4.2火球温度67

3.4.3 T=（160±10）MeV时强子的形成：接近格点QCD预测67

3.4.4奇异重子和反重子产生增强68

3.4.5粲偶素（J/？）压低解释了QCD等离子体的形成69

3.4.6 QCD手征对称性恢复：强子在接近Tc时融化70

3.4.7火球物质显示集体动力学流71

3.4.8 SPS总结及RHIC上的一些结果71

3.5 LHC上的重离子物理学72

3.5.1强子形成73

3.5.2椭圆流73

3.5.3喷射淬火74

3.5.4夸克偶素压低75

3.5.5发现77

3.6总结78

参考文献79

第4篇 LEP轻中微子种类数目的测量82

4.1引言82

4.2理论原理83

4.2.1 Z玻色子的密度84

4.2.2实验可观察量84

4.2.3对Nv的灵敏性85

4.3实验测量86

4.3.1 Z玻色子衰变的探测86

4.3.2数据样本88

4.3.3截面和不对称性测量89

4.3.4亮度测量89

4.3.5结果90

4.3.6不确定性91

4.4 Nv的直接测量91

4.5总结94

参考文献95

第5篇 在LEP上的精确实验98

5.1引言98

5.2正负电子对撞机100

5.3在LEP上的四个探测器102

5.4 W和Z玻色子质量的量子修正103

5.5 SM截面、不对称性和分支比106

5.6 LEP-Ⅰ的电弱结果107

5.7 SM的约束109

5.8 LEP-Ⅱ的电弱结果113

5.9 QCD结果114

5.9.1胶子的自相互作用114

5.9.2 b夸克质量的跑动115

5.9.3强耦合常数的确定115

5.10规范耦合统一116

5.11总结119

参考文献120

第6篇 W与Z粒子的发现126

6.1引言126

6.2 CERN的质子反质子对撞机127

6.3实验131

6.3.1 UA1实验132

6.3.2 UA2探测器133

6.4 W和Z玻色子的发现135

6.4.1 W玻色子的发现135

6.4.2 Z玻色子的发现138

6.5对撞机继续运行后的物理结果142

6.5.1 W和Z的质量与产生截面142

6.5.2 W→ev衰变中的电荷不对称性143

6.5.3对QCD的一次检验145

6.5.4 W和Z玻色子的强子衰变145

6.5.5 W和Z玻色子的精密测量146

6.6 总结148

参考文献149

第7篇 弱中性流的发现151

7.1引言151

7.2 CERN高能中微子物理的开端151

7.2.1 20世纪50年代末弱相互作用的研究状态151

7.2.2 CERN的第一个中微子实验152

7.2.3弱中性流的早期寻找154

7.3弱中性流的发现155

7.3.1气泡室Cargamelle155

7.3.2挑战157

7.3.3 1973年3月的情况158

7.3.4中子本底160

7.3.5激动人心的秋天162

7.3.6质子实验162

7.3.7确认164

7.4总结165

参考文献166

第8篇 CERN高能中微子实验的重要成果169

8.1引言169

8.2早期Gargamelle关于夸克-部分子模型的结果170

8.3中微子束流和实验172

8.4核结构和夸克部分子模型175

8.5弱电测量177

8.5.1弱混合角177

8.5.2粲夸克的产生和GIM机制179

8.6 QCD和结构函数180

8.7总结185

参考文献185

第9篇 直接CP破坏的发现187

9.1引言187

9.1.1 CP破坏研究的早期阶段187

9.1.2基本现象188

9.1.3 80～90年代∈’/∈实验测量的状况189

9.1.4 ∈’/∈测量的主要挑战190

9.2第一代：NA31束流和探测器191

9.2.1 KDL和KOS束流191

9.2.2 NA31实验布局192

9.2.3中性衰变的测量：液氩量能器193

9.2.4带电模式的测量194

9.2.5触发、在线本底排除和数据获取195

9.3 NA31的分析和结果195

9.3.1分析196

9.3.2 NA31的结果197

9.3.3相位测量199

9.4第二代：NA48束流和探测器201

9.4.1 NA48束流202

9.4.2标记器202

9.4.3液氪量能器203

9.4.4谱仪204

9.4.5 NA48触发和数据获取系统204

9.4.6 NA48分析204

9.4.7 NA48结果208

9.5总结209

9.5.1 ∈’/∈的世界平均值209

9.5.2 K介子中的CP破坏：重介子系统的入口210

9.5.3 K介子的CP破坏：理论的入口211

9.5.4 CERN K介子实验的遗产211

参考文献212

第10篇 CPLEAR（PS195）上中性K介子离散对称性的测量216

10.1低能反质子环216

10.2 CPLEAR实验方法217

10.3 CPLEAR探测器218

10.4中性K介子唯象理论220

10.4.1时间演化220

10.4.2离散对称性222

10.4.3π＋π-衰变中CP破坏的测量224

10.4.4 T和CPT破坏参数的直接测量225

10.4.5幺正关系对T和CPT参数的限制227

10.4.6基本原理的相关测量228

10.5总结231

参考文献231

第11篇 ISR的一个发现：质子-质子截面升高234

11.1 1970年初期的强子-强子截面234

11.2理论框架235

11.3三个ISR的建议书239

11.4弹性散射与总截面的第一次结果243

11.5第二代实验249

11.6 ISR能量范围内的重叠积分252

11.7 ISR从更高能量看“小角度物理”253

11.8总结258

参考文献258

第12篇 SPS上μ子深度非弹性散射研究263

12.1引言263

12.2束流和探测器264

12.2.1早期探测器264

12.2.2 COMPASS探测器265

12.2.3 COMPASS极化靶266

12.3非极化核子结构函数266

12.3.1散射截面和结构函数267

12.3.2标度破坏268

12.3.3微扰QCD检验268

12.3.4强耦合常数的测量269

12.4核子自旋和极化深度非弹性散射271

12.4.1纵向自旋272

12.4.2 CERN实验方法274

12.4.3 实验结果274

12.4.4 横向自旋278

12.5总结281

参考文献282

第13篇 揭示强子中的部分子：从ISR到SPS对撞机287

13.1引言287

13.2作为胶子对撞机的ISR288

13.2.1引言288

13.2.2主要的里程碑289

13.2.3关于ISR290

13.2.4大横动量：单举产生的数据292

13.2.5事例结构和喷注293

13.2.6直接光子297

13.2.7 ISR的遗产297

13.3在SPS对撞机上的喷注298

13.3.1引言298

13.3.2喷注产生的证据299

13.3.3理论解释301

13.3.4部分子-部分子散射的角分布303

13.3.5质子结构函数的确定305

13.3.6直接光子产生306

13.3.7双喷注系统的总横动量306

13.3.8多喷注末态307

13.4总结310

参考文献310

第14篇 反质子反氢原子的性质和奇特原子研究314

14.1引言314

14.2 π，μ，K和其他奇特原子315

14.2.1原子物理316

14.2.2粒子的参数317

14.2.3强相互作用318

14.2.4核物理318

14.3反质子原子和质子偶素320

14.3.1质子偶素322

14.4反质子323

14.4.1电荷和质量：TRAP，ATRAP和ASACUSA三个实验325

14.4.2 磁矩：ATRAP和ASACUSA实验328

14.5反氢原子329

14.5.1低能的反氢原子：ATHENA，ATRAP实验329

14.5.2 捕集器ALPHA，ATRAP331

14.5.3 谱线ALPHA332

14.5.4引力：AEgIS，GBAR实验332

参考文献335

第15篇 μ子反常磁矩和相对论检验338

15.1引言338

15.2基本原理340

15.3 1958年～1962年CERN回旋加速器和6m磁铁341

15.4第一代μ子储存环（1962～1968）346

15.4.1概述346

15.4.2飞行中的μ子衰变349

15.4.3实验细节和结果349

15.5第二代μ子储存环（1969～1976）351

15.5.1电聚焦352

15.5.2电四极子和擦除352

15.5.3环形磁铁353

15.5.4π粒子注入353

15.5.5径向分布354

15.5.6结果355

15.6总结356

15.7相对论检验356

15.7.1爱因斯坦第二假设356

15.7.2飞行μ子寿命358

参考文献358

第16篇 CERN同步回旋加速器π稀有衰变的发现361

16.1引言361

16.2普适费米相互作用和π衰变：两个并行的故事362

16.2.1 π介子发现之前的弱相互作用362

16.2.2 π介子发现之后的弱相互作用363

16.3π介子衰变到电子和中微子：CERN的发现367

16.4首次观测到π＋→π0e＋v衰变372

16.5总结374

参考文献374

第17篇 ISOLDE上的重要成果377

17.1引言377

17.2放射性核束的生产、操控和加速380

17.2.1靶离子源系统——装置的核心380

17.2.2 冷却的束流、同核异能束流和源内激光谱381

17.2.3 REX ISOLDE——放射性核束后加速的新概念383

17.3壳结构：幻数的减小385

17.4 核形状——形状共存和四极形变387

17.5核晕389

17.6基本相互作用研究391

17.7 ISOLDE在通往下半个世纪的大门前392

参考文献394

索引396