［摘要］夸克－胶子等离子体是当今粒子物理领域的重要研究课题，它不仅能揭示微观粒子的物理性质，还能帮助人们认识宇宙的演化过程。本文对夸克－胶子等离子体的研究现状进行了概述。［关键词］夸克－胶子等离子体；高能重离子碰撞浅谈现代粒子物理前沿问题———夸克－胶子等离子体 傅永平 郗勤 （临沧师范高等专科学校数理系，云南临沧 ６７７０００） 1研究夸克-胶子等离子体的科学意义 按照目前的实验观测结果，已知的物质最小构成单元是夸克和轻子，比如质子和中子就是由上夸克和下夸克组成的三夸克色禁闭束缚态，而介子则是双夸克色禁闭束缚态。我们熟知的电子就是轻子的一种。如果用质量来标度，夸克和轻子可以分为三代，每一代有２种夸克和轻子，其中夸克包括上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、顶夸克和低夸克，轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。 夸克－胶子等离子体是区别于强子的一种新的物质形态，夸克不再是以强子型的双夸克或三夸克色禁闭束缚态形式存在，夸克－胶子等离子体中的夸克是色相互作用渐近自由的，夸克与夸克之间，夸克与多夸克之间存在自由的色相互作用，这是一种多体夸克凝聚的新物质形态。 宇宙大爆炸初期宇宙的温度约为１０２８ ｅＶ，按照标准模型，当时可 能存在的物质只有轻子和夸克，此时夸克的色自由度是解禁的，就会形成夸克－胶子等离子体。之后随着宇宙不断膨胀，温度下降到１００ＭｅＶ时，夸克物质发生对称性破缺，开始冻结成为质子和中子。从夸克物质演化的意义来讲，研究夸克－胶子等离子体不仅对基本粒子物理研究意义重大，而且对于宇宙演化的研究来讲也具有重要意义。 2实验概况 实验表明，高能重离子碰撞有可能产生核子的多重碰撞，使能量主要集中在质心附近。也即一个核的核子有可能和另一个核的不同核子发生多次碰撞，而不是仅发生一次碰撞便飞离质心区域，这样在一个很短的驰豫时间内，能量可以集中在质心附近，从而产生夸克－胶子等离子体。为更好地解释在高能重离子碰撞过程中，能量如何主要聚集在质心附近，引入核阻塞能力的概念，它表征重离子碰撞过程中一个入射核子与另一个核碰撞时所受到核物质的阻塞程度，如果多重碰撞程度越高，阻塞能力也就越大，出射核子所携带的能量就越小，那么聚集在质心附近的能量就越高，也就越容易产生夸克－胶子等离子体。多重碰撞及核阻塞能力的研究，在高能重离子碰撞产生夸克－胶子等离子体方面具有重要作用。 实验物理学家们正在尝试着利用高能重离子碰撞实验装置，把物质的温度和密度在一个很小的时空区域内提升到大爆炸的初始阶段，即把“历史”退回到存在自由夸克物质的宇宙初期。美国布鲁海文国家实验室（ＢＮＬ）的相对论重离子对撞机（ＲＨＩＣ）能够将金原子核加速到每核子１００ＧｅＶ，碰撞的质心系能量可达３９．４ＴｅＶ。 此外，欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的大型强子对撞机（ＬＨＣ）可以把铅原子核加速到每核子２．７６ＴｅＶ的质心系能量。那么碰撞的质心系能量可达到５７４．０８ＴｅＶ。未来ＬＨＣ的质心系能量还将提升到每核子５．５ＴｅＶ，碰撞的质心系能量将达到１１４４ＴｅＶ。ＲＨＩＣ能将金原子核加速到光速的９９．９５％，核粒子束迎头相撞时，每秒钟将会出现上千次的碰撞，每一次碰撞都能在相撞点上产生很高的温度，大约能产生超过１０１２Ｋ的温度，这相当于太阳温度的１万倍。 3探测夸克-胶子等离子体 夸克－胶子等离子体一旦产生就会迅速冷却膨胀，所以其寿命是很短暂的。对于实验物理学家而言，观察其冷却过程中的粒子产生才是观测夸克－胶子等离子体的有效途径。夸克－胶子等离子体在冷却过程中将有大量新粒子产生，其中包括光子、轻子和夸克碎裂产生的强 子。标准模型预言，夸克－胶子等离子体的粒子产生多重数将远大于核子－核子深度非弹性散射的粒子产生，所以通过比较实验结果和理论预言将成为又一检验标准模型正确与否的关键。 如何观测夸克－胶子等离子体不仅是实验关心的问题，也是理论研究的热点。比如研究夸克－胶子等离子体的动力学特征。而要了解它，就必须依赖于从中心区域出射的、且未被其损坏的粒子。这些粒子的最佳候选者就是光子和轻子，因为光子和轻子只参与电磁相互作用和弱相互作用，它们都不会与夸克物质发生强相互作用，对于以强相互作用为主导的过程而言，它们几乎可以不受阻碍地从碰撞中心区域出射并被探测器捕捉到，所以光子和轻子都可以携带中心区域夸克物质的动力学信息，通过研究它们便可以了解自由夸克物质的动力学特征及规律。 在高能重离子碰撞过程中有以下三种主要的光子产生源，首先是初始冷组分部分子碰撞产生的快光子，它们包括夸克、胶子之间的湮灭和康普顿过程产生的直接光子，还包括由末态部分子在真空中碎裂产生的光子。还有喷注通过热媒介时，与热部分子相互作用也会产生光子。由于初始部分子碰撞过程中的转移动量很高，强相互作用跑动耦合常数小于１，这些光子的产生机制可以利用微扰量子色动力学和量子电动力学来处理。此外，在热夸克物质的平衡相中，热光子将由热夸克和热胶子的湮灭和康普顿过程产生，由于夸克－胶子等离子体的热光子主要集中在低横动量区域，所以微扰论很难处理。 只能依靠有限温度场论以及有效热质量截断等技术来解释夸克－胶子等离子体的热光子产生。最近，有的学者提出了一种新的理论来解释热光子的产生机制，称为共形反常。在夸克－胶子等离子体中存在共形不变对称性的破缺，这种破缺机制直接导致了色单态热部分子之间的相互作用产生热光子。光子产生的最后一个主要来源是碰撞演化末态的强子物质，热强子气体之间主要通过介子相互作用产生热光子，其中介子主要是轻介子，目前关于强子气体模型已经把奇异介子也包含进来了。来自ＲＨＩＣ的ＰＨＥＮＩＸ实验组和ＬＨＣ的ＣＭＳ实验组得到的光子实验数据能较好地与理论计算结果相吻合。 对于高能重离子碰撞中双轻子的产生机制，与光子产生过程完全类似，只需要将实光子变换为虚光子即可，因为双轻子主要由虚光子衰变而来。理论表明来自于夸克－胶子等离子体的热双轻子在低不变质量区域产率最大，但是热双轻子在这个区域的贡献被众多的强子衰变谱所掩盖，热双轻子唯一占主导的区域是在中间不变质量区域。但中间不变质量区域的双轻子数据同样能用粲粒子衰变来解释。不过来自ＮＡ６０实验组的数据表明较之粲粒子衰变谱，中间不变质量区域的双轻子数据有一个抬高，这个抬高有可能是来自热双轻子的贡献。 除此之外，对于ＲＨＩＣ的双轻子实验而言，仍存在着不少公开问题。其中之一就是低横动量双轻子数据在低不变质量区域较之强子衰变的理论预言有一个２到３倍的抬高现象。这种抬高现象可以通过热媒介中矢量介子由于手征部分恢复而发生质量移动来部分地得到解释，但仍无法完全解释抬高现象。最近，ＰＨＥＮＩＸ实验组得到的高横动量双轻子不变质量谱也存在实验值高于现有理论预言的抬高现象。来自热双轻子的贡献仍无法解释现有数据。 4小节 本文就目前粒子物理的前沿热点，夸克－胶子等离子体，进行了概述。现有的夸克－胶子等离子体的光子产生实验数据能够与理论计算结果较好地吻合，但是双轻子产生的实验数据在理（下转第４２页）
如果存在两个都和观测相符的模型，正如金鱼（眼中）的图像和我们（眼中）的图像，那么人们不能讲这一个比另一个更真实。在所考虑的情形下，哪个更方便就用哪个。 从金鱼的视角看 几年前，意大利蒙札市议会禁止宠物的主人把金鱼养在弯曲的鱼缸里。提案的负责人解释此提案的部分理由是，因为金鱼向外凝视时会得到实在的歪曲景色，将金鱼养在弯曲的缸里是残酷的。 然而，我们何以得知我们拥有真正的没被歪曲的实在图像？难道我们自己不也可能处于某个大鱼缸之内，一个巨大的透镜扭曲我们的美景？金鱼的实在的图像和我们的不同，然而我们能肯定它比我们的更不真实吗？ 金鱼的实在图像和我们自己的不同，但金鱼仍然可以表述制约它们观察到的在鱼缸外面物体运动的科学定律。例如，由于变形，我们观察到的在一根直线运动的一个自由物体会被金鱼观察成是沿着一根曲线运动。尽管如此，金鱼可以从它们变形的参考系中表述科学定律，这些定律总是成立，而且使它们能预言鱼缸外的物体的未来运动。它们的定律会比我们参考系中的定律更为复杂，但简单性只不过是口味而已。如果一条金鱼表述了这样的一个理论，我们就只好承认金鱼的风景是实在的一个正确的图像。 2010年6月20日，加拿大滑铁卢，霍金造访圆周理论物理研究所（Perimeter Institute），发表了关于生命和时光研究的演讲。 哥白尼对，托勒密错？ 托勒密（约公元85年-约公元165年）在公元150年左右提出一个描写星体运动的模型，这是一个实在的不同图像的著名例子。托勒密的研究发表在一部十三册的论文中，这部论文通常以阿拉伯文题目《天文学大成》而众所周知。《天文学大成》从解释为何认为地球是一个球形的静止的位于宇宙中心，并与星空的距离相比是小到可以忽略开始。虽然阿利斯塔克提出日心模型，但至少自亚里士多德时代开始，大多数希腊有教养的人都持有这些信仰，亚里士多德由于神秘的原因相信地球应该是位于宇宙的中心。 天主教会采用托勒密的宇宙模型当作正式教义达十四世纪之久。直至1543年，哥白尼才在他的著作《天旋论》中提出一个另外的模型。虽然他已花了几十年来研究此理论，该书在他逝世那年才出版。正如大约早十七世纪的阿利斯塔克，哥白尼描写其中太阳处于静止，而行星以圆周轨道围绕着它运转的一个世界。尽管这个思想并不新，其复活却遭到激烈的抵制。哥白尼模型引起关于地球是否静止不动的狂烈辩论。这个辩论于1633年因伽利略受到异端审判而达到高峰。 那么，托勒密系统或哥白尼系统，哪个是真实的？尽管人们时常说哥白尼证明了托勒密是错的，但那不是真的。正如在我们的正常观点和金鱼的观点相比较的情形下，人们可以利用任一种图像作为宇宙的模型，对于我们天空之观测，既可从假定地球处于静止，也可从假定太阳处于静止得到解释。尽管哥白尼系统在有关我们宇宙本性的哲学辩论中的作用，然而它的真正优势是在太阳处于静止的坐标系中，运动方程要简单得多。 他人梦中的想象物 在科幻影片《黑客帝国》（Matrix）中发生了不同类型的另外实在。影片中的人类不知不觉地生活在由智慧电脑制造的模拟实在之中，当电脑将他们的生物电能（不管为何物）吸吮时，使他们保持平静而满意。这也许没那么牵强，因为许多人宁愿在网络的虚拟实在中消磨时日，例如“第二人生”。 我们何以得知，我们不仅是一部电脑制作的肥皂剧中的角色呢？如果我们生活在合成虚世界中，事件就不必具有任何逻辑或一致性或服从任何定律。进行操控的外星人也许在看到我们反应时会觉得更有趣更开心，例如如果满月分开两半，或者在这世界上每个节食的人显示对香蕉奶油饼的毫不节制的渴望。但是如果外星人实施一致的定律，我们就无法得知在这模拟
反胶束体系在药学领域中的应用 沈阳药科大学药学院，许琼明，莫凤奎 【摘要】反胶京体系亦称W/O型微乳液，是由表面活性剂（有时需加助表面活性剂）形成的无数的具有纳米尺寸的含有水核的微小胶团分散在有机溶剂（下称油相）中构成的体系。它具有以下一些特点：（1）是宏观均相的透明的并具有高度分散性的热力学稳定体系。（2）具有极低的粘度和界面张力，并具有非常大的亚相（以下简称相）接触面积。（3）对脂溶性的有机物和水溶性的极性化合物都具有良好的溶解性能。（4）内相是一具有纳米尺寸的微小水核，而且该水核中的水同生物膜中的水类似，可分为三种情况：一级束缚水，二级束缚水，自由水。由于反胶束体系的外相一般生物相容性较差，不能直接应用于人体，放过去在药学领域的应用研究不多，近几年随着对反胶束体系研究的深入，反胶束体系在药学领域的应用研究已成为一新的热点。 1反胶束体系在药物合成方面的应用 在药物合成研究中，许多产物或中间体的合成反应因为原料相溶性较差，或因为相接触面积过小，而难以发生反应或反应较慢。反胶束体系不仅具有非常大的相接触面积，而且对油溶性和水溶性的原料都具有良好的溶解性能，以其作为反应介质则可使上述反应易于进行或大大加快。其特点是：操作步骤简单，反应过程温和，产物分高简单，而且可以通过改变反胶束体系的组成来调节反应速度。Blandamer 等通过优选反胶束体系的组成，使水杨酸与苯酚之间的酯化反应速率比在普通乳状液中快1000倍。 近几年来，酶促反应在药物合成中的应用研究已取得一些重要进展，其应用前景备受关注，特别是在一些采用普通的有机化学方法难于合成的药物或手性药物的合成及拆分方面，与常规合成方法相比具有许多优点：（1）反应条件温和、速度快。（2）副反应少，产物易分离纯化。（3）底物专一性强，具有高度立体和光学选择性。（4）反应步骤少，反应产物收率高。反胶束体系在结构和许多性质上同生物膜类似，绝大部分酶在反胜束体系中可以很好地保持其生物活性，有的甚至表现出超活性。石屹峰等利用来自Xanthomonas citri的酰化酶由D-α-苯甘氨酸甲酯和7－ADCA在AOT/异辛烷中合成头形力新，并研究了该反应的动力学过程，发现反胶束体系作为此反应的介质时，不仅提高了酶的催化速度，而且提高了转移酶活力对水解酶活力的选择性，在合成头孢力新时，使水解副反应被抑制，合成途径被强
核子结构论文夸克论文 基于强子袋模型的核子特征参数 摘要：我们把高能核碰撞环境下的核子质量看作是它的整个静止能量，它可以分为分别来自内部夸克和胶子的两部分。我们采用袋模型的本质意义去讨论核子的结构，发现我们计算得出的温度、核子半径、袋常数等参量均是可以接受的，如果我们把这样环境下的核子看成是一个由夸克和胶子组成的局域热平衡系统的话。 Abstract: We treat the mass of a proton as the total static energy which can be separated into two parts that come from the contribution of quarks and gluons respectively. We adopt the essential meaning of the bag model of hadron to discuss the structure of a proton and find that the calculated temperature, proton radius, the bag constant are acceptable if a proton is a thermal equilibrium system of quarks and gluons. 关键词：高能碰撞；核子；半径；夸克；袋模型 Key words: high-energy collision；nucleon；radium；quark；bag model 1概述 探索核子的内部结构一直是人们了解强相互作用的一个最重要课题之一。它也有助于人们去寻找强相互作用下新的一种物质形态-夸克胶子等离子体（QGP）。对这一问题的理论研究主要集中在量子色动力学（QCD）[1]。当然，也存在一些关于核子结构和其特征参
中国科学 G辑: 物理学力学天文学 2008年第38卷第10期: 1346 ~ 1353 https://www.doczj.com/doc/b717323690.html, https://www.doczj.com/doc/b717323690.html, 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 在QCD真空中夸克和胶子的虚度 周丽娟*, 秦松梅, 武青, 马维兴①②③④ ①广西工学院强子物理和非微扰QCD合作研究组, 柳州 545006; ②广西大学物理科学与工程技术学院, 南宁 530004; ③青岛大学物理系, 青岛266071; ④中国科学院高能物理研究所, 北京100049 * E-mail: zhoulijuan05@https://www.doczj.com/doc/b717323690.html, 收稿日期: 2007-11-16; 接受日期: 2008-04-25 国家自然科学基金(批准号: 10647002,10565001)和广西科学基金(编号: 0841030, 054204和0575020)资助项目 摘要 QCD非定域的真空凝聚描述了夸克和胶子在非微扰QCD真空态 中的分布. 物理上这意味着真空中的夸克和胶子有一个非零的均方动量, 称之为虚度. 夸克的虚度是定域的夸克胶子混合真空凝聚值与定域的夸克 真空凝聚值之比. 胶子的虚度是用胶子的真空凝聚值和四夸克的真空凝聚 值来表述的. 通过求解Dyson-Schwinger方程(DSEs), 计算夸克和胶子的 真空凝聚值来研究夸克及胶子的虚度. 得到的夸克虚度的理论值与QCD 求和规则和格点QCD计算等其他理论模型的预言一致. 首次计算了胶子 的虚度, 并给出了胶子虚度随强耦合常数αs(Q2)的变化关系, 其结果是十 分有意义的. 关键词夸克胶子的虚度 QCD真空凝聚非微扰QCD 非微扰QCD真空充满了夸克和胶子场的长波涨落. 这种复杂态的等级参数是由夸克场和胶子场的各种单态结合的真空矩阵元0::0, :GμνGμν:0, aaa?aλ?0:?σμνGμν?q:0 2?? a来表征的, 这些矩阵元称为真空凝聚. 这里q(x)为夸克场, Gμν为胶子场的场强张量, 其中a a是色指标(a=1,2,"8), Gμν(x)可以表示为 aabGμν(x)=?μAνa(x)??νAμ(x)+gsfabcAμ(x)Aνc(x), (1) λa为Gell-Mann矩阵, fabc 为SUc(3)结构常数, gs与被称为跑动耦合常数的αs(Q2)有关, 即 2αs(Q2)=gs/4π. 非零的夸克真空凝聚0::0将引起手征对称性的自发破缺. 非零的胶子凝聚1346 中国科学 G辑: 物理学力学天文学 2008年第38卷第10期 aa:GμνGμν:0定义了强子质量的标度.
一、基本介绍 夸克（英语：quark，又译“层子”或“亏子”）是一种基本粒子，也是构成物质的基本单元。夸克互相结合，形成一种复合粒子，叫强子，强子中最稳定的是质子和中子，它们是构成原子核的单元。由于一种叫“夸克禁闭”的现象，夸克不能够直接被观测到，或是被分离出来；只能够在强子里面找到夸克。就是因为这个原因，我们对夸克的所知大都是来自对强子的观测。（一个质子和一个反质子在高能下碰撞，产生了一对几乎自由的夸克。） 二、基本特征 夸克有着多种不同的内在特性，包括电荷、色荷、自旋及质量等。在标准模型中，夸克是唯一一种能经受全部四种基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有时会被称为“基本力”（电磁、引力、强相互作用及弱相互作用）。夸克同时是现时已知唯一一种基本电荷非整数的粒子。夸克每一种味都有一种对应的反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之处，只在于它的一些特性跟夸克大小一样但正负不同。 提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——Quark组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。遵循“渐近自由”原理。 三、分类 我们知道夸克有六种，夸克的种类被称为“味”，它们是上、下、粲、奇、底及顶。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的。较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程，来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量态变成低质量态的过程。就是因为这个原因，上及下夸克一般来说很稳定，所以它们在宇宙中很常见，而奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生（例如宇宙射线及粒子加速器）。 参见：标准模型 标准模型是描述所有已知基本粒子的理论框架，同时还包括希格斯玻色子。此模型包含六种味的夸克（q）：上（u）、下（d）、奇（s）、魅（c）、底（b）及顶（t）。夸克的反粒子叫反夸克，在对应的夸克符号上加一横作为标记，例如u代表反上夸克。跟一般反物质一样，反夸克跟对应的夸克有着相同的质量、平均寿命及自旋，但两者的电荷及其他荷的正负则相反。夸克的自旋为?2，因此根据自旋统计定理，它们是费米子。它们遵守泡利不相容原理，即两个相同的费米子，不能同时拥有相同的量子态。这点跟玻色子相反（拥有整数自旋的粒子），在相同的量子态上，相同的玻色子没有数量限制。跟轻子不同的是，夸克拥有色荷，因此它们会参与强相互作用。因为这种夸克间吸引力的关系，而形成的复合粒子，叫做“强子”（见下文强相互作用与色荷部份）。 在强子中决定量子数的夸克叫“价夸克”；除了这些夸克，任何强子都可以含有无限量的虚（或“海”）夸克、反夸克，及不影响其量子数的胶子。强子分两种：带三个价夸克的重子，及带一个价夸克和一个反价夸克的介子。最常见的重子是质子和中子，它们是构成原子核的基础材料。我们已经知道有很多不同的强子（见重子列表及介子列表），它们的不同点在于其所含的夸克，及这些内含物所赋予的性质。而含有更多价夸克的“奇特重子”，如四夸克粒子（qqqq）及五夸克粒子（qqqqq），目前仍在理论阶段，它们的存在仍未被证实。 （图片解释：标准模型中的粒子有六种是夸克（图中用紫色表示）。左边的三列中，每一列构成物质的一代。） 基本费米子被分成三代，每一代由两个轻子和两个夸克组成。第一代有上及下夸克，第二代有奇及粲夸克，而第三代则有顶及底夸克。过去所有搜寻第四代基本粒子的研究均以失败告终，又有有力的间接证据支持不会有超过三代。代数较高的粒子，一般会有较大的质量及较低的稳定性，于是它们会通过弱相互作用，衰变成代数较低的粒子。在自然中，只有第一代夸克（上及下）是常见的。较重的夸克只能通过高能碰撞来生成（例如宇宙射线），而且它们很快就会衰变；然而，科学家们相信大爆炸后，第一秒的最早部份会存有重夸克，那时
反胶束体系中的酶催化反应1 曾家豫，唐功，周兴辉，高亚娟 西北师范大学生命科学学院，兰州（730070） E-mail: sdeztg@https://www.doczj.com/doc/b717323690.html, 摘要：反胶束是新的酶催化反应的介质工程，酶在反胶束体系中的性质与在水溶液中相比有较大区别。本文综述了含酶反胶束体系的制备、反胶束体系中影响酶催化化学反应的因素，以及在反胶束体系中酶的活性及动力学特性，介绍了反胶束体系下酶催化反应的优点及应用，并展望了其发展前景。 关键词：反胶束，酶催化反应，介质工程 传统的酶学实验都是在生物体外的水溶液介质中进行的，而酶起作用却发生在生物体特定的微环境中。介质工程(medium engineering)反胶束为生物催化过程提供理想的溶剂体系，能保持或提高生物催化剂的活性和稳定性。 自1974年Wells[1]发现磷酸酯酶A2在卵磷脂/乙醚/水反胶束体系中具有卵磷脂水解活性以来，国外有二十多个实验室50 多种酶在反胶束中的酶学性质进行了广泛而深入的研究[2、3、4]，由此促进了一个新的研究领域-----胶束酶学(micellar enzymology) 的兴起。分散在有机相中的含酶水滴作为微型反应器(microreactor) 的概念已普遍为人们所接受。胶束酶学研究的权威Martinek[5]预言：反胶束体系有可能成为生物转化的通用介质。酶催化的介质工程的研究经历了从水→有机溶剂→反胶束(reversemicelles)的过程。在水/有机溶剂两相体系和微水有机溶剂单相体系中，仅有少数酶能够保持催化活性。由于反胶束体系能够较好地模拟酶的天然环境，因而在反胶束体系中, 大多数酶能够保持催化活性和稳定性，甚至表现出“超活性”(superactivity)[6、7]。本文综述了酶催化反应在介质工程反胶束体系中的研究。 1 反胶束体系研究 1.1 反胶束体系概述 反胶束是表面活性剂分子在非极性溶剂中自发形成的纳米级的油包水胶体分散系，反胶束体系中，表面活性剂分子在界面上定向排列，碳氢链伸向有机相，极性头或荷电头部及抗衡离子则向内排列，形成极性核[8]。在反胶束体系内部，水可溶解到极性核中形成一个纳米级“水池”（Water pool）[9]，该“水池”可增溶水和酶等极性物质。水含量Wo（Wo为反胶束体系中水和表面活性剂S的物质的量之比即Wo=[H2O]/[S]）它影响反胶束的大小、结构和酶活性。反胶束内部独特“水池”的存在使得其内部环境接近于细胞内环境。这样，包埋于反胶束中的酶不仅避免了与周围有机溶剂直接接触而可能导致的失活，而且为高度分散的反胶束提供了巨大的相界面，使得通过反胶束内外间的传质阻力变的很小。 1.2 反胶束体系的制备 反胶束体系具有三种溶解环境：连续有机相、胶束界面、胶束水池。有机溶剂参与的酶反应常应用于该体系，酶增溶于反胶束体系的方法主要有： （1）注入法这是将含有酶的缓冲液注入到表面活性剂有机溶剂中，然后搅拌至形成透明溶液即反胶束酶体系，这是一种常用的方法，该方法可很好的控制反胶束的水含量（Wo）。 1本课题得到基金项目：甘肃省教育厅科研项目（0601-28，0501B-16）的资助。
原子核和强相互作用物质的相变1 刘玉鑫，穆良柱，常雷 1．北京大学物理系, 北京100871 2．北京大学重离子物理教育部重点实验室，北京100871 3．重离子加速器国家实验室理论核物理中心，兰州730000 摘要：简要回顾原子核和强相互作用物质的相结构及相变研究的现状。说明原子核和强相互作用物质的相结构和相变的研究是原子核物理、粒子物理、天体物理、宇宙学和统计物理等领域共同关心重要前沿领域，到目前为止已取得重大进展，但无论是具体实际问题还是研究方法等方面都需要系统深入的研究。 关键词：原子核物理；强相互作用物质；相与相变 1 引言 100年前，爱因斯坦通过分析充满空腔的辐射系统的熵与充满空腔的气体系统的熵，提出电磁辐射由光量子组成[1,2] ，从而建立了光子的概念，吹响了引导人们探索微观世界的冲锋号。进一步的深入研究表明，组成物质世界的粒子可以分为强子和轻子两类，粒子间的相互作用可以分为引力作用、电磁作用、弱作用和强作用4类。参与强相互作用的粒子或具有强相互作用的系统统称为强相互作用物质（包括强子物质、夸克物质等）及其特殊形式——原子核（由有限个强子组成的系统），对原子核和强相互作用系统的相结构及相变的研究，对于认识强相互作用系统的相结构、相变，了解宇宙的起源和演化至关重要，并且可能是有限系统的统计物理的检验平台。因此，近年来关于原子核和强相互作用系统的相变的研究不仅是原子核物理、天体物理、宇宙学及粒子物理等领域研究的重要前沿课题，还引起了有限量子多体系统领域和统计物理学界的极大关注。本文简要介绍原子核及强相互作用系统的相及相变研究的现状。 2 原子核的相及相变 2.1 原子核的单粒子运动与集体运动 原子核是有限数目的强子组成的束缚系统，其中的核子（质子和中子）自然具有单粒子运动，并建立壳模型成功的描述原子核的相应性质。实验上对原子核的能谱和电磁跃迁等的研究表明，原子核还具有整体运动，并建立了原子核具有形状和振动、转动等集体运动模式的概念。人们通常利用将核半径按球谐函数),(?θlm Y 展开来描述原子核的形状，并将相应的形变称为l 2极形变（如图1所示）。已经观测到和已经预言的原子核形状多种多样[3,4]，比较重要的是四极形变，实验上已经观测到的最高极形变是16极形变[3,4]。按照壳模型和集体模型的观点， 幻数核多为球 1基金项目：国家自然科学基金（10425521, 10135030）、国家重点基础研究发展规划（G2000077400）、教育部优秀青年教师奖励计划项目、教育部博士点专项研究基金（20040001010） 作者简介：刘玉鑫，男，博士，北京大学物理系教授，主要研究方向为原子核理论、强相互作用物质理论及QCD 相变、物理学中的群论方法及计算物理等方面的研究工作；中国物理学会会员（S020001000M ）,E-mail: liuyx@https://www.doczj.com/doc/b717323690.html, 。
一、夸克的提出 1、1928年，狄拉克将相对论引入量子力学，他建立的狄拉克方程预言：存在与电子具有严格相同的质量，但是电荷符号相反的正电子。 2、1932年，安德森在宇宙线实验中观察到：高能光子穿过重原子核附近 时可以转化为一个电子和一个质量与电子相同但带有单位正电荷的粒子 （左图），从而发现了正电子。狄拉克对正电子的预言得到了实验的证实。 反粒子的存在是电子所特有的性质，还是所有的粒子都具有的普遍的性质呢？如果所有的粒子都有相应的反粒子，首先检验的应该是是否存在质子的反粒子、中子的反粒子。 1947年在宇宙射线的研究中，首先观察到了奇异粒子， 3、24年后的1956年，美国科学家张伯伦（Owen Chamberlain，1920-2006） （右图）等在加速器的实验中发现了反质子，即质量和质子相同，自旋量子 数也是1/2，带一个单位负电荷的粒子，接着又发现了反中子。 4、20世纪30年代中期发明了粒子加速器，科学家们能够把中子打碎成质 子，把质子打碎成为更重的核子，观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代，唐纳德·格拉泽（Donald Glaser）发明了“气泡室”，将亚原子粒子加速到接近光速，然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到质子（氢原子核）后，质子分裂为一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时，都会留下一个极其微小的气泡，暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身，却可以看到这些气泡的踪迹。 气泡室图像上这些细小的轨迹（每条轨迹表明一个此前未知的粒子的短暂存在）多种多样，数量众多，让科学家既惊奇又困惑。他们甚至无法猜测这些亚原子粒子究竟是什么。 5、1961年，盖尔曼在奇异数守恒定律①的基础上将对称性运用于基本粒子的分类，即SU （3）对称性。假定所有的强子都是由质子(p)、中子(n)和Λ 超子以及它们 的反粒子组成的。正像忽略去质子和中子的差别以后核力和核子体系具有 同位旋对称性【即SU(2)对称性】一样，如果人们忽略Λ 粒子与核子之间 的差异，而把它们看作同一粒子所处的三种不同状态，它们之间应具有SU(3)对称性，由它们所构成的强子体系也应具有SU(3)对称性。他和以色列物理学家内曼（Yuval Neemann，1925-2006）各自独立地提出了强作用对称性的理论——八重法②（eightfold way），按照这一方法，把有相近性质的强作用基本粒子分成一个个的族，并认
高能核物理前沿：探寻夸克－ 胶子等离子体 马余刚 对于我们身处的物质世界，现代物理学认为它是起源于约150亿至200亿年前的一次宇宙大爆炸。在宇宙的早期，物质的温度和密度都相当大，整个宇宙体系达到平衡。初始的宇宙间只有正反夸克、轻子、胶子等一些基本粒子形态的物质。宙间的物质主要是质子、电子、光 子和一些比较轻的原子核。当温度 降到几千度时，辐射减退，宇宙间 主要是气态物质，气体逐渐凝聚成 气云，再进一步形成各种各样的恒 星体系，成为我们今天看到的宇宙。 宇宙大爆炸学说是现代宇宙 生指出：20世纪物理学存在两大 疑难，其一是对称性丢失，其二是 夸克禁闭，疑难的解决，可能与真 空的结构有关。人们预期通过相对 论重离子碰撞形成高温高密极端条 件，改变真空的性质，从而解除夸 克禁闭产生出一种在夸克层次上的 图1 宇宙演化的示意图 （引自：D. E. Groom et al., Particle Data Group, The European Physical Journal C15 （2000））
图2 位于RHIC对撞机上的STAR探测器图示
3Λ）的衰变产物。 (a)(b) 得到碰撞顶点之后,对与碰撞顶点图3 STAR-TPC上探测到的粒子径迹。其中反氦3（3He）和p+是超氚核（H
4 高能重离子碰撞中产生的热密物质的化学势（a）、温度（b）随碰撞的质心系能量的关系 强作用物质的相图：数据点来自（a）、（b），曲线分别表示了宇宙早期的演化、格点QCD和口袋模型的计算得到的相边界。圆点代表数据。三角点代表可能的相变临界终点（引自：P. Braun-Munzinger，J.Stachel，The quest for the quark–gluon plasma，Nature448 302（2007））
夸克-----一个未解之谜 夸克对于我们现代的人来说可谓是家喻户晓，随意找一位高中生，甚至是以为初中生，他们也能说出构成质子中子的更小的微粒---夸克。当然现代的物理学家至今还不能一睹夸克的风采，但是夸克的存在性，在当今的科学界已经不在是一个问题了。虽然这已经不是问题了，但是每个人有他自己的观点。你能说它是存在的，因为你有世界上最权威的的科学家的论证，但是每一个理论都少不了实验的验证，缺少了实验，总感觉这个理论还缺少着些什么。所以科学家们还在坚持不懈的追寻着它的足迹。当然作为物理学的学生，我当然是希望自己能在这些方面有所贡献，哪怕是一点点微不足道的努力。希望在不久的将来人们就能真正的见到夸克。并且让这位宇宙的起源能提供一点证据。 夸克的提出到，理论发展，到一种一种的夸克被科学家所寻找到，再到后来夸克被科学界所接受，最后到不久的将来夸克真正的被人们所亲眼观察到。人们对夸克的认识道路是曲折的。 在JJ.汤姆逊发现电子之前，人们一直认为原子是构成物质的最小微粒。1897年，汤姆逊运用的一个阴极射线管，外加上电场和磁场，发现了电子的偏移，从而发现了这种由原子发出的，带有负点的，质量为原子核的1836分之一的微小粒子。于是，原子再也不是不可再分的了。之后人们就对原子内部进行了进一步的了解。从汤姆逊本人提出的电子均匀镶嵌在原子内部（又可以叫做枣糕模型）。到卢瑟福的a粒子散射实验后提出的，卢瑟福核式模型，到波尔的轨道量子化，再到最后的电子云模型（我觉得是由于不确定关系造成的）。人们开始越来越了解原子核内部的事情，知道了原子是
由原子核（内部有质子和中子）和核外电子组成。但是质子和中子是不是最小的粒子了呢？有没有比这更加小的粒子了呢？问题又再一次摆在了人类的面前。由于前面的借鉴，人们不再轻易的做出结论，他们想通过实验来证明。当然想知道是不是有更小的粒子，自然是看如果将原子在一些极端的情况下，发生碰撞，看看碰撞完后，会产生哪些粒子。 20世纪30年代中期，人们发明了粒子加速器，就是一种环形的磁场，带点的粒子就能在磁场中作圆周运动，在两个半圆形磁场中间加上加速电场，是电子在减速电场的作用下不断加速，一直接近光速（所有粒子的相速度是无法超越光速的）。然后让两个或者更多的粒子相向而行，直到相撞。科学家们通过撞击能够把粒子打碎，观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代，唐纳德〃格拉泽发明了“气泡室”，将亚原子粒子加速到接近光速，然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到质子后，质子分裂为一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时，都会留下一个极其微小的气泡，暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身，却可以看到这些气泡的踪迹。这就是人们最早观察到的夸克吧。只不过人们只能观察到的是夸克的运动的轨迹，而没有真正的看见它。 说到夸克的发现，不得不提一个人，那就是盖尔曼。1929年9月15日盖尔曼出生于纽约的一个犹太家庭里。童年时就对科学有浓厚兴趣，少年才俊，14岁从进入耶鲁大学，1948年获学士学位，继转麻省理工学院，三年后获博士学位，年仅22岁。1951年盖尔曼到普林斯顿大学高等研究所工作。1953年到芝加哥大学当讲师．参加到以费米为核心的研究集体之中，1955年盖尔曼到加州理工学院当理论物理学副教授，年后升正教授，成为
克之父”盖尔曼讲物理研究之路 来源:华中师大日期：2010-05-11 发布单位：admin 浏览次数:71 “得奖并不重要，重要的是享受科学研究带来的乐趣”。5月11日下午，世界著名物理学家、夸克之父、诺贝尔物理学奖得主盖尔曼先生在我校粒子物理研究所学术报告厅讲了他的研究之路。 盖尔曼说，小时候，他的哥哥对他的影响很大。5岁时，他开始喜欢鸟。他和哥哥一起去看大自然，为贫民窟捐款。他对各种东西都很感兴趣，历史、地理、语言，等等。他的同学认为他是“会走路的大百科全书”。 到14岁时，盖尔曼考虑申请到耶鲁大学。父亲问他想学什么，他回答说“只要跟考古或语言学相关就好，要不然就是自然史或勘探”，父亲的第一反应是“你会饿死的”。盖尔曼说：“我宁愿饿死。”全场听众一阵大笑。 时值第二次世界大战末期，美国经济状况糟糕，他的父亲强烈地建议他学“工程”。经过能力测试，盖尔曼被认为适合学习除了“工程”以外的一切学科。工程师做不成了。于是父亲建议：“我们干嘛不折中一下，学物理呢？”可是盖尔曼最不喜欢物理，他说：“我物理只考了70分，我恨物理，因为我的声学、液体学都很差。”全场又是一阵笑声。 父亲说：“物理很有趣的，爱因斯坦的相对论很美好。”盖尔曼于是就选择了物理学。1944年，盖尔曼在他15岁生日那天进入耶鲁大学物理系。回忆那段的经历，盖尔曼说，“我不在乎选择什么，慢慢地开始喜欢基本力学、相对论、真实物理。”正是父亲折中的建议，造就了后来的夸克理论提出者、1969年的诺贝尔物理学奖得主盖尔曼，成为“统治基本粒子领域20年的皇帝。”（1979年度诺贝尔物理学奖另一名得主格拉肖语） 从耶鲁大学毕业后，盖尔曼在麻省理工学院继续攻读，21岁就获得博士学位，并跟随“原子弹之父”奥本海默，到爱因斯坦时代的普林斯顿高等研究院做博士后。在此期间，他曾去量子力学创始人之一、1938
夸克周期表
夸克周期表有三族（八列）八个周期能阶（殻层），与元素周期表有八族七个周 期能阶（殻层），极为相似。 笫一族磁型夸克族以帯2/3电荷夸克为主(因u上夸克=v中微子,同中微子带手征 旋转性), 笫二族中性夸克族,帯2/3电荷夸克与帯1/3电荷夸克各占一半, 笫三族电型夸克族以帯1/3电荷夸克为主(因d下夸克=e电子,同电子带电荷)。 1.强子族-分为以「胶子」连结三个「价夸克」组成之重子族(质子、中子、超子)及 以「胶子」连结二个「价夸克」组成之介子族(π介子、各种重介子)。 2.「价夸克」为强子里最上(外)层的夸克,而「海夸克」为强子里下(内)层的夸克。 这就好比原子里最外层的电子称为「价电子」,而内层尚有层层的「束缚电子」一様。 3.「胶子」是由上层「海夸克」的部份能量衰变而成, 与「光子」同属轻子族,只 俱有能量,而不俱静止质量(「胶子」可能以光速在「价夸克」间来回振动)。 4-1.上表头:横向连结(表层连结)为强子族中以「胶子」连结三个「价夸克」组成之重子族及二个「价夸克」之组成介子族。 4-2.上表头:纵向叠加(内层叠加)为「价夸克」之下(内)层层叠加的「海夸克」。 4-3.横向连结(表层连结)之「价夸克」好比土地上的“连根花草”, 横向连结(表层连结)之「胶子」好比土地上的“露出草根”, 纵向叠加(内层叠加)之「海夸克」好比土地下的“埋蔵草根”。 (注:“连根花草”拔出一株必连带数株,就好比「价夸克」与「胶子」难以分割) 5. v微中子←互为转换→u上夸克e-电子←互为转换→d下夸克 v-反微中子←互为转换→u-反上夸克e+正电子←互为转换→d-反下夸克。 6.阴海夸克及阳海夸克:位于-8维:核弱力埸(含三代6味夸克), 海夸克底:位于-9维:希格斯埸,即电弱统一场，其中可产主无数超高能夸克。 愈接近海夸克底的中央,夸克代数愈高能量愈大 6.上表中:以海夸克底为分界,其上最终为夸克(物质),其下最终为反夸克(反物质)。 中子质子质子质子质子质子质子质子 u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克 d下夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克u上夸克 d下夸克d下夸克d下夸克d下夸克d下夸克d下夸克d下夸克d下夸克 宇宙诞生初期,中子与质子比为1:7(见上表), 故d下夸克与u上夸克比为 9:15(见上表), =3:5。因此有三族d下夸克(笫三族电型夸克族),五族u上夸克(含:笫一族磁型夸克族,笫二族中性夸克族),共八族。
物质的形态有几种
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物质的形态有几种 在生活中，我们常见到的物质的形态有三种，分别为固态、液态和气态。其特性如下：固体具有一定的形状，不容易被压缩; 液体没有固定的形状，具有流动性; 气体没有一定的形状，容易压缩，具有流动性。 那么，是不是物质的形态只有这三种呢？答案是否定的。 物质的形态有许多种，除了常见的固态、液态和气态外，还有等离子态、“夸克—胶子”等离子态、超流态、凝聚态、费米子凝聚态、“波色——爱因斯坦”凝聚态、超固态、简并态、中子态、超导态等，一般只有在实验室环境内才能见到这些另类的形态。 各种另类形态的介绍 等离子态 将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就会被原子"甩"掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子和离子带的电荷相反，但数量相等，这种状态称做等离子态。 “夸克—胶子”等离子态 夸克-胶子等离子体顾名思义含有夸克与胶子，如同普通（强子）物质。这两种QCD的相态不同处在于：普通物质里，夸克要不是与反夸克成双成对而构成介子，或与另两个夸克构成重子（例如质子与中子）。在QGP，相对地，这些介子与强子失去了身分，而成为更大一坨的夸克与胶子。在普通物质，夸克是呈现色约束的；在QGP，夸克则不受约束。 超流态 超流体是一种物质状态，特点是完全缺乏黏性。如果将超流体放置于环状的容器中，由于没有摩擦力，它可以永无止尽地流动。它能以零阻力通过微管，甚至能从碗中向上“滴” 出而逃逸。 凝聚态 所谓“凝聚态”，指的是由大量粒子组成，并且粒子间有很强相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质。固态和液态是最常见的凝聚态。低温下的超流态，超导态，玻色- 爱因斯坦凝聚态，磁介质中的铁磁态，反铁磁态等，也都是凝聚态。
物质的概念1~1 古代朴素的唯物哲学家把物质的某些具体形态看作世界的本原，但这些仅仅是物质的个别形态，不能概括所有的物质。著名的唯物主义哲学家德莫克利特提出了原子论的学说，认为世界是由原子构成的，原子是最小的不可分的物质微粒。但 在自然科学的发展，赋予原子论新的内容。17～18世纪，英法等国的机械唯物主义者以牛顿的经典力学为基础，认为不同原子按不同比例结合起来就构成万物，原子是“宇宙之砖”，至最小的不可再分的物质单位，原子的性质就是物质的不变的属性。 这种机械唯物主义的物质观，就它建立在近代物理学的基础上这一点来说，的古代朴素的唯物主义前进了一步，但就其思维方法来说，形而上学的缺陷则是明显的。因为，把一切物质看成是由微小的不可再分的原子组成，并没有抓住物体的各种形态最一般的特性，它只是某些物质形态的特性。原子也不是不可分的。 马克思、恩格斯创立的科学唯物主义学说，克服了机械唯物主义的缺陷。在他们看来，目前这一概念不是指物质的某一种或某几种具体形态，而是指物质的全体。应该是对所有的物质领域和形态，包括自然界和社会的一切物质现象的共同本质的概括。恩格斯认为，实物、物质无非是各种实物的总和，而这个概念就是从这一总和中抽象出来，马克思、恩格斯表明自己的唯物主义立场时，通常也仅仅是从世界观和认识论响，把物质的东西以观念的东西相对的，把物质看成是独立于意识之外的东西的总体。如果不是这样看问题，就不仅不能把唯物主义的原则贯彻到社会历史领域，而且难以对自然科学所揭示的某些新的自然现象作出正确的解释。 例如19世纪末20世纪初，物理学的新发现就是对机械唯物主义物质观的一种重大冲击。自然科学家认为原子没有结构不能再生，此时发现原子内部还有电子，原子不是最小单位。于是有人认为唯物主义部领导。在这一重要时刻，列宁坚持了马克思、恩格斯的科学唯物主义立场，并把它们学说推向前进，给物质下了一个科学的定义：物质是标志客观实在的哲学范畴，这种客观实在是人感觉到的，它不依赖于我们的感觉而存在，为我们的感觉所复写、摄影、反映。 这个定义抓住了物质，最普遍、最本质的特性——客观实在性，从而给人们实践活动，给科学研究提供了一个正确的世界观、认识论和方法论的方向。自然科学家也只有掌握这个方向，才能在探索大自然奥秘，探索物质的结构和特性的过程中，不致迷失前进的方向。物质是马克思主义的唯物主义的最基本的范畴。 回顾历史，人们对客观世界的认识吴仪已经走了很长一段路程。然而，物质世界是无限的，认识不会有劲头。过去曾经认为原子不可再分，20世纪初以来自然科学对物质结构研究，不仅突破了原子这一层次，发现了原子核，而且突破了原子核这一层次，到达了“基本粒子”这一层次，现在又发现了夸克。这些粒子，尽管千姿百态各有特性，但它们的客观实在性学不会改变的。现代物理学使用“反物质”的概念，有人认为是对物质的否定。其实它是指由反粒子构成的物质。“反物质”不是哲学范畴，不是指和物质相反的东西，而是物质的一种具体形态。 承认世界的物质性，世界是统一的物质世界，是马克思主义世界观的基础。