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LHC 11
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Cargamelle 155
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ISR 288
13.2.1引言 288
13.2.2主要的里程碑 289
13.2.3关于ISR 290
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，ATRAP 331
14.5.3 谱线ALPHA 332
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