1、毕业论文开题报告理论物理两体及多体衰变的相空间因子一、选题的背景与意义粒子物理学源于19世纪末物理学的三大发现。德国物理学家伦琴发现了X射线，法国物理学家贝可勒尔探测到放射性，英国物理学家约瑟夫汤姆生、德国物理学家维谢尔和德国物理学家考夫曼证明了电子的存在，这三大发现打破了物理学理论大功告成的迷梦。当时，人们把质子、中子和电子认为是物质结构的基本单元，把这些粒子，再加上光子，看作“基本粒子”，在只包含引力相互作用和电磁相互作用的已有的物理学理论下，不能对这些新发现作出理论上的解释。于是发生了物理学基础理论的变革，物理学研究仪器的革新导致物理学的大发展。在现在这个阶段，粒子物理已有了长足的发展。
2、首先，在理论基础是量子场论的基础上，由于试验设备加速器、对撞机、探测器、计算机和数据处理系统的采用，然后通过高能粒子的相互碰撞，就会发现新粒子，目前为止，人们发现并已确认的粒子有400多种，还有300多种已发现但尚未确定。其二，科学界对微观粒子的深入了解，已有的基本粒子并不属于同一层次，按它们的主要相互作用，可以将粒子分为三类规范粒子是传递相互作用的粒子，有光子等四种；轻子是不参与强作用而参与弱作用和电磁相互作用，自旋均为12的粒子，轻子必定以粒子与反粒子对的形式生成湮灭，电子等6种是轻子，加上它们的反粒子，轻子共12种。这些基本的粒子进一步构成一些我们在实验中观察到的复合粒子，如强子，这是一
3、切参与强相互作用的粒子，质子和中子就是强子，自旋为零或整数的强子称为介子，如介子、介子，自旋为半整数的强子称为重子如质子、中子、超子。这些粒子中大多数都是非常不稳定的，会很快的衰变而变成其他粒子，对衰变现象的研究是粒子物理的一个重要内容。现今粒子物理仍是理论物理的前沿课题，更多的实验仪器被发明，例如刚刚开始运行的大型强子对撞机（LHC）正以惊人的速度产生粒子碰撞的事例，而这些海量的数据需要我们首先进行运动学的分析以便获得动力学的信息。所以进行衰变的运动学研究在当今仍是十分重要的。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题本课题是与粒子衰变相关的，我们知道研究对象多为不稳定的粒子，在很短的时间内就会发
4、生衰变而转化为其他粒子，因而寿命成为衡量它们性质的重要物理量。在这里可以简单的解释一下，如果一个质量为M的粒子有很短的固有寿命1/同时具有动量（E，P），然后它在衰变之前可以存活的时间为0T或者更大的概率通过00/0TMTEPTEE可知，还有它可以移动的距离为0X或者更长其概率为0/0MTPPTE，在一个质量为M的粒子变成N个粒子的过程中的部分衰变率可以写成4212,2NNDMDPPPM，其中2M是动力学的内容，而ND是一个N体的相空间元，即运动学的内容，故可知粒子寿命不仅取决于具体的相互作用的性质（动力学的内容），还决定于衰变后的末态粒子的个数及质量等，这部分的因素就归结于相空间因子（运动学
5、的内容）。动力学内容相当的重要，但不是本人关心的重点，运动学的内容才是所关心的内容，即ND部分。通过文献的描述，本人得知两体衰变方程相当的简单和普通，但不幸的是，当终态有三个粒子或更多的粒子时，对1,NNDPPP的积分将不能被容易的积出，因为如果反应的末态有N个粒子，N体末态相空间不变体积元为341311,22NNINIIIIDPDPPPPPE，其中P为初态总四维动量，1,NPP为末态N个粒子的四维动量，函数反映四维动量的守恒要求，这个相空间积分时是3N重积分。由于函数的存在，积掉函数后还有3N4重积分。故在一般情况下，我们只有使用近似的，才能得到较准确结果，但当所有的末态粒子的质量都为零时，
6、可得到一个相空间的递推公式，由于文献只作了简略的描述，本人觉得有必要对末态粒子零质量情况的相空间因子进行更深入的讨论，还有就是使用计算机来讨论DIALITZ图对于多体衰变的处理方式。三、研究的方法与技术路线具体来说本课题主要学习研究相空间因子在粒子衰变中的影响对于两体衰变的相空间因子能给出解析结果,这需要对理论知识有很好的掌握，才能得出结果；对三体及三体以上衰变的相空间能给出一些一般性的结论，这也需要对理论知识有很好的掌握，才能得出结果；对多体衰变分析中常用的DALITZ图技术进行分析研究等，这需要对计算机技术有一定的掌握，才能得到所对应的DALITZ图。技术路线可参考下图四、研究的总体安排与
7、进度2010年11月确定论文题目2010年1112月阅读参考文献，完成开题报告，文献综述，文献翻译2010年12月中旬开题论证2011年1月3月进行理论研究2011年4月完成论文初稿，修改后定稿2011年5月答辩五、主要参考文献1DAVIDGRIFFITHS,INTRODUCTIONTOELEMENTARYPARTICLES,HARPERROW,19872）KNAKAMURAETALPARTICLEDATAGROUP,JPHYSG37,07502120103）李政道，粒子物理和场论简引，科学出版社，1984年4）（英）L赖德，基本粒子与对称性，科学出版社，1983年5）曾谨言高崇寿，粒子物理与核物理讲座，高等教育出版社，1990年6）顾莱纳，缪勒，量子力学对称性，北京大学出版社，2002年7）章乃森，粒子物理学（上、下），科学出版社，1987年末态粒子质量为0理论知识的学习三体衰变N体衰变二体衰变末态粒子质量不为0末态粒子质量为0末态粒子质量不为0末态粒子质量为0末态粒子质量不为0解析结果画出DALITZ图画出DALITZ图求出相空间递推公式8）肖振军，粒子物理学讲义，南师大物科学院9）许咨宗，核与粒子物理导论，中国科学技术大学出版社，2009年10）高崇寿，群论及其在粒子物理学中的应用，高等教育出版社，1992年11）RHDALITZ,PHYSREV,94,10461954
