粒子物理标准模型的要点共17页
粒子物理的标准模型简介
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在下面这篇论文中， 我们也考虑了反常相消的问题。
C.F.Cai, H.H.Zhang*,Phys.Rev.D93(2016)036003
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C.F.Cai, H.H.Zhang*,Phys.Rev.D93(2016)036003
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三组可能的解如下：
C.F.Cai, H.H.Zhang*,Phys.Rev.D93(2016)036003
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标准模型有哪些基本粒子？
1
标准模型的拉格朗日量
2
标准模型的规范对称性：SU(3)×SU(2)×U(1)
3
三角规范反常图：1个轴矢流 + 2个矢量流
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对于手征规范理论，如果规范反常不能相消，则理论是不自洽的。
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为了消除引力反常，还需要考虑有一个规范玻色子、两个 引力子的反常图。
由于SU(3)_c是矢量规范理论，左右手费米子对333、3gg反常图 的贡献相消，不必考虑333、3gg图，其中g代表引力子。
既含有SU(3)_c又含有SU(2)_L×U(1)_Y的规范玻色子的反常成元是无迹的，含有单个2或单个3的图都 不必考虑。 因为SU(2)群是anomaly free的群， 222反常图也不必考虑。
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我们下面来验证： 在标准模型中，每一代的手征费米子的群表示设置恰好是 anomaly free。
粒子物理简介PPT课件
二. 宇称守恒定律
镜
左手
右手
物 像
物和其镜面反演象不同，所以不具有镜面反演对称性 。
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都
可
以
实
镜面反演
现
任意物理过程 A
过程 B
A、B 过程 遵守的规律相同
宇称守恒定律
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粒子都有特定的宇称， 称为 “内禀宇称”，简称 宇称P P = 1（偶宇称） P = -1（奇宇称）
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中微子的自旋方向
（按右螺旋法则）与
运动方向相反；反中
微子的自旋方向与运
动方向一致。
v
v
v v
• 强子分类
分类
粒子名称
自旋
介子 核子
重子 超子
、 、 K介子等
质子、中子及其反粒子 ΩΣΛΞ超子及反粒子
整数
1/2 (Ω超子 3/2)
K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象
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• 轻子（共12种）
分类
电子 μ子
轻 τ子 子中
微 子
说明
正反 自旋
粒子
e e
1/2 e e
电荷量 e
-1 +1 -1 +1 -1 +1
0 0 0
重子数 轻子数
B
Le L L
0 -1 +1
寿命 10-6s 稳定
2.2 <2.3
稳定
中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。
2. 奇异粒子 （uus）
电荷 Q 2 e 2 e 1 e e 333
重子数
(完整版)八年级科学下册第一章：粒子的模型与符号知识点整理
粒子的模型与符号一、模型（1）模型的概念：模型是依照实物的形状和结构按比例制成的物品，是用来显示复杂事物或过程的表现手段，如图画、图表、计算机图像等。
（2）模型的分类：①物体的复制品②事物变化的过程③图片④数学公式、表达式或特定的词（3）模型的作用：建立模型能帮助人们理解他们无法直接观察到的事物，如科学家们经常用模型来代表非常庞大或极其微小的事物（太阳系中的行星、细胞的细微结构等）。
[说明]一个模型可以是一幅图、一张表或计算机图像，也可以是一个复杂的对象或过程的示意。
二、符号（1）符号的概念：符号是代表事物的标记。
（2）符号的作用：①能简单明了地表示事物。
②可以避免由于事物外形不同而引起的混乱。
③可以避免由于表达事物的文字语言不同而引起的混乱。
[说明]在某种意义上说符号也是一种模型。
三、化学模型的建立模型可以是实物的模型，一可以是事件的模型，模型能表达出研究对象的基本的特征。
如：（1）人们用水分子结构模型来了解水分子的构成：两个氢原子成104.5°角附在氧原子上：比例模型棍棒模型（2）分子聚集成物质四、分子的构成（1）分子是由原子构成的。
（2）分子构成的描述：以分子A m B n为例，1个A m B n分子由m个A原子和n个B 原子构成。
如1个H2分子由2个H原子构成；1个O2分子由2个O原子构成；1个H2O分子由2个H原子和1个O原子构成。
五、物质的构成⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧离子构成分子的粒子化学变化中的最小粒子原子粒子化学变化中可以再分的小粒子保持物质化学性质的最分子构成物质的粒子[说明]（1）分子是构成物质的一种基本粒子，有的物质是由原子直接构成的，如金属、金刚石、石墨等。
由分子构成的物质在发生物理变化时，物质的分子本身没有变化；由分子构成的物质在发生化学变化时，它的分子起了变化，变成了别的物质的分子。
所以，分子是保持物质化学性质的最小粒子。
同种物质的分子，化学性质相同；不同种物质的分子，化学性质不同，分子不能保持物质的物理性质。
粒子物理学中的标准模型和暗物质
粒子物理学中的标准模型和暗物质粒子物理学是研究微观世界基本粒子及其相互作用的一门学科。
在这个领域中，标准模型是最为重要的理论框架之一，它被广泛认为是描绘粒子物理学现象的基础。
同时，伴随着暗物质的发现，物理学家们也在探索新的理论框架，以更好地解释它们在宇宙中的作用。
一、标准模型标准模型是一个理论框架，描述了包括夸克、轻子、玻色子和自旋对称性在内的大部分现有基本粒子及其相互作用。
通过三种基本相互作用（弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用），标准模型成功地解释了包括希格斯粒子、夸克和轻子质量、中微子震荡等粒子物理学现象。
标准模型中的物质粒子分为两类：夸克和轻子。
夸克是构成基本粒子中的最基本构建块，它们由六种不同的品味组成：上、下、奇、魅、顶和底。
轻子是电子、μ子和τ子三种带电粒子以及与之相对应的三种中性粒子，即中微子。
它们的质量为不同的能量等级提供了很大的灵活性，使得它们能在不同的粒子物理学过程中起到不同的作用。
这些物质粒子之间的相互作用中弱相互作用是相对较弱的，电磁相互作用是较强的，而强相互作用则是最强的。
希格斯粒子是标准模型的重要组成部分，它是标准模型在1990年代初预测的一种粒子。
通过希格斯场的存在，希格斯粒子给了粒子质量，并解释了为什么夸克和轻子具有不同的质量。
在2012年，过去的预测被希格斯粒子的观测证实了。
而这也使得抵消希格斯粒子对实验的期望迈出了一步。
二、暗物质暗物质是一种物质形式，其存在在宇宙中是通过引力对物体进行影响而被推导出来的。
在展开对宇宙学现象的探究中，暗物质作为一个研究领域得到了根本颠覆，因为发现它所产生出来的重力作用无法通过标准模型中的任何现有基本粒子来解释。
随着宇宙学的研究越来越深入，人们从多种角度考虑了暗物质的特性。
由于暗物质不与电磁波有相互作用，所以目前尚未能够直接探测到。
但是，在红移和大规模结构的观测中，它的存在却可以得到间接证明，使得暗物质的研究成为粒子物理学和宇宙学中的重要研究领域之一。
粒子物理学标准模型
粒子物理学标准模型粒子物理学标准模型是描述了基本粒子和它们之间相互作用的理论框架。
它被认为是目前对基本粒子和它们之间相互作用的最完整的理论描述。
标准模型包括了三种基本相互作用力，电磁力、弱相互作用力和强相互作用力。
首先，让我们来看看标准模型中的基本粒子。
标准模型将所有基本粒子分为两类，费米子和玻色子。
费米子包括了夸克、轻子和反粒子，它们构成了物质的基本组成部分。
而玻色子则是传递相互作用力的粒子，包括了光子、W和Z玻色子以及胶子。
这些粒子通过交换玻色子来传递相互作用力。
其次，标准模型描述了三种基本相互作用力。
电磁力是由光子传递的，它负责原子核外电子和原子核之间的相互作用。
弱相互作用力是由W和Z玻色子传递的，它负责一些放射性衰变过程。
强相互作用力是由胶子传递的，它负责夸克之间的相互作用，也是构成质子和中子的力。
标准模型通过量子场论描述了这些粒子和相互作用力之间的关系。
量子场论将粒子描述为场的激发，它能够很好地描述粒子的行为和相互作用。
标准模型中的拉格朗日量包括了描述粒子动力学的项和描述相互作用的项，通过这些项的相互作用，我们能够得到描述粒子行为的方程。
尽管标准模型已经取得了巨大的成功，但它仍然存在一些问题和不足。
例如，标准模型无法解释暗物质和暗能量，也无法将引力纳入其中。
因此，一些物理学家认为标准模型只是更深层次理论的一个低能近似。
总的来说，粒子物理学标准模型是对基本粒子和它们之间相互作用的最完整的理论描述。
它包括了基本粒子的分类和相互作用力的描述，通过量子场论的框架，我们能够很好地理解粒子的行为。
然而，标准模型仍然存在一些问题，需要更深入的理论来解释。
希望未来能够有更深入的理论突破，解开这些未解之谜。
粒子物理标准模型要点
（依所带电荷 划分）
{
带质子电荷的三分之二，上(u)、粲(c)、顶(t) 带电子电荷的三分之一,底(d)、奇异(s)、美(b)
前三种夸克比后三种夸克的电荷整整“多”一个单位，所以与轻子一样， 前三种夸克排在后三种夸克的前面，同样具有SUL（2）对称性。
统计方面：服从费米--狄拉克统计
轻子与夸克的差异： 静质量不同 颜色SU(3)对称性上的不同,也是两者最大的不同。 夸克有（红、兰、绿）三种“颜色”量子数，而轻子全是无色的。颜色SU(3) 规范相互作用是标准 模型中的强作用，因此轻子无“直接强作用”。 标准模型中，传递物质间基本的强、电磁、弱三种相互作用都是通过“交换” 相应的规范粒子实现的。 自旋为单位整数，服从玻色--爱因 斯坦统计，成为玻色子。 强作用的规范场粒子叫做胶子； 电磁作用的规范场粒子叫做光子； 弱作用的规范场粒子叫做弱玻色子。
弱玻色子： 由与味道有关的SUL(2)规范场所决定，它能引起味道的改变。根据它对‘上、 下’‘味道’的作用的不同，弱玻色子有(W+,W-,Z)共三种。 对‘颜色’全然不能区分，仅能对‘上、下味道’间有作用，由于‘味道’与 ‘电荷’紧密联系，不能说弱玻色子对电荷无作用 胶子传递的作用通常强度最大，电磁和弱作用的耦合强度原本差不 多，但是弱作用是短程的，在当今技术条件的能量尺度下，表现的强度 要比电磁弱得多。
标准模型
标准模型是涉及到当今世界技术能达到的最小尺度（10-16~10-17厘米） 的微观世界规律的理论
运动规律：“粒子”和“波动”二相性 作用量具有“最小单位”，即全都要量子化，最小单位为普朗克常数 （6.627×10-34J·S）的量。 这样小尺度下的量子化：电磁波需要粒子化，电子等粒子需要波动化
3-6粒子物理的标准模型
传递的相 色相互 互作用 作用 自 旋 1 质 量 个 数
1 0 1
m
W
±
1
= ( 83.5 ± 2 .7 ) GeV
2 0 1
5
0 8
m
Z
0
= ( 93.0 ± 2 .5) GeV
3
胶子是传递夸克之间色相互作用的媒介粒子，是“色场” 的量子。两个不同色状态的夸克通过胶子紧密地结合在一 起，所以胶子必定是双色的。 分析表明，胶子只可能有8种色状态，所以在上表中 标出的胶子的个数为8。 光子 γ和中间玻色子(W+、W-及Z0 )分别是电磁相互作 用和弱相互作用的媒介子，在电弱统一理论中，这四种粒 子都是电弱作用的场量子，它们都是零质量的粒子。
§3-6 粒子物理的标准模型
标准模型(standard model of particle physics)是总结了从 20 世纪 60 年代到 90 年代粒子物理方面的实验和理论成果， 逐渐建立起来的粒子物理体系。 在这个体系中，组成物质的基本单元是三代费米子(包括轻 子和夸克 )，它们之间存在着四类基本相互作用(包括强相互 作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用)，传递基 本相互作用的媒介粒子是规范玻色子(胶子、光子、中间玻色 子和尚未发现的引力子)，以及描述电弱相互作用的电弱统一 理论和描述强相互作用的量子色动力学。
轻 子
−1 e 1 −1 μ e 1 −1 τ 1
电荷 色数
夸 克
u 2/3 3 2/3
d
电荷 色数
νe
νμ
0 1
0 1
−1 / 3 3
粒子物理的标准模型
2019年8月16日星期五
Neutrino family members
1st generation: e, e
• Born: 1956 in South Carolina • Partner: electron
2nd generation: ,
• Born: 1962 in Brookhaven National Lab &. CERN
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用2011年三分之一数据获得的结果：
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2019年8月16日星期五
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理论意义：
125GeV Higgs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
2019年8月16日星期五
CMS 4轻子结果（无迹象）
2019年8月16日星期五
CMS光子量能器
2019年8月16日星期五
2019年8月16日星期五
2019年8月16日星期五
CMS综合结果：
2019年8月16日星期五
2019年8月16日星期五
2019年8月16日星期五
ATLAS和CMS的综合结果？三月。 下面展示Philip Gibbs 非官方结果
2019年8月16日星期五
谢谢大家！
2019年8月16日星期五
Fermilab and MINOS:
• marginally consistent with either OPERA or SN 1987A
需要别的中微子实验证实或证伪 例如Fermilab的MINOS Fermilab还有多项中微子实验计划，在今后10年到 20年精确测量中微子振荡，甚至中微子质量。