核子的同位旋與超對稱(chēng)性

目  錄

中文摘要及關(guān)鍵詞………………………………………………………………………1
前言………………………………………………………………………………………1
1 同位旋的概念 …………………………………………………………………………1
1.1 同位旋 …………………………………………………………………………1
1.2 同位旋的表示 …………………………………………………………………2
1.2.1 同位旋的波動(dòng)表示 …………………………………………………………2
1.2.2 同位旋的矩陣表示 ………………………………………………………3
1.2.3 同位旋的升降算符表示 …………………………………………………4
1.3 同位旋守恒 ……………………………………………………………………4
1.4 SU(2)群與同位旋………………………………………………………………6
1.5 同位旋的應用 …………………………………………………………………6
2 超對稱(chēng)理論 …………………………………………………………………………7
2.1 超對稱(chēng)性 ………………………………………………………………………7
2.2 超對稱(chēng)代數………………………………………………………………………8
2.3 超場(chǎng) ……………………………………………………………………………9
2.4 超對稱(chēng)規范理論 ………………………………………………………………9
2.5 超對稱(chēng)理論的自發(fā)破缺 ………………………………………………………10
3 核子同位旋的對稱(chēng)性與超對稱(chēng)的比較 ……………………………………………11
小結………………………………………………………………………………………11
參考文獻…………………………………………………………………………………12
英文摘要…………………………………………………………………………………12
致謝詞……………………………………………………………………………………12
核子的同位旋與超對稱(chēng)性

 

摘要：對稱(chēng)性和守恒定律之間有著(zhù)10分密切的關(guān)系。對稱(chēng)性的根源在于自然界中存在著(zhù)某些不可測量性或不可區分性。在強相互作用中，由于不可區分質(zhì)子和中子，導致同位旋守恒。同位旋的概念完全是仿照電子自旋的概念引入的,它引入的依據是：當考慮電磁相互作用時(shí)，質(zhì)子和中子的作用有差異，而去除電磁相互作用后，在相同狀態(tài)下，質(zhì)子和中子的作用是完全相同的。核子同位旋守恒反映了強相互作用中電荷無(wú)關(guān)性和對稱(chēng)性的內稟屬性。超對稱(chēng)性是指費米子和玻色子之間的對稱(chēng)性，它將費米子和玻色子看作是“1種類(lèi)型”的粒子。超對稱(chēng)理論認為費米子和玻色子互為超伙伴，且它們之間可以通過(guò)1系列時(shí)空變換而相互轉化。本文先論述核子同位旋理論的實(shí)驗基礎、同位旋的表示及其守恒等基本理論，再較簡(jiǎn)單論述超對稱(chēng)的有關(guān)理論，然后對核子的同位旋與超對稱(chēng)性這兩個(gè)不同層次的理論進(jìn)行綜合比較，對核子的對稱(chēng)性在這兩個(gè)方面進(jìn)行了比較全面的闡述。
關(guān)鍵詞：對稱(chēng)性； 守恒量； 同位旋； 超對稱(chēng)

前言
核子的對稱(chēng)性是近310年來(lái)粒子物理研究的1個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，并延續至今。其部分原因是因為到現在為止，還沒(méi)有1個(gè)令人滿(mǎn)意的理論來(lái)統1地描寫(xiě)自然界中各種粒子的相互作用。在對相互作用動(dòng)力學(xué)機制還沒(méi)有完全了解的情況下，通過(guò)對稱(chēng)性的研究可以獲得很多有關(guān)相互作用的重要認識。近310年來(lái)，在實(shí)驗上，人們繼續探索和驗證核子的對稱(chēng)性理論；在理論上，則進(jìn)1步地探索核子的對稱(chēng)性的本質(zhì)問(wèn)題。超對稱(chēng)性理論是目前物理學(xué)家們探索的熱點(diǎn)之1。隨著(zhù)對粒子物理研究領(lǐng)域的深入，越來(lái)越多的物理學(xué)家相信構成宇宙的最小磚塊是超對稱(chēng)的。［１］對超對稱(chēng)的研究將為把4種相互作用力（強相互作用，弱相互作用，電磁相互作用和萬(wàn)有引力）統1起來(lái)的大統1理論的發(fā)展開(kāi)辟廣闊的前景。國內外在核子物理和超對稱(chēng)理論的研究方面發(fā)表了大量的論文，也出版了不少專(zhuān)門(mén)性的書(shū)籍。其中對核子的同位旋和超對稱(chēng)理論，也有較多的論述，但將2者結合起來(lái)對核子的對稱(chēng)性進(jìn)行不同層面研究的則比較少見(jiàn)。本文先對強相互作用中核子的同位旋進(jìn)行比較詳細地討論，再簡(jiǎn)單論述超對稱(chēng)理論，然后將核子的同位旋理論與超對稱(chēng)理論進(jìn)行綜合比較和分析，希望能對核子的同位旋有更全面的了解，以及對核子同位旋和超對稱(chēng)這兩個(gè)不同層面上的物理概念之間的聯(lián)系和區別有更好的把握。

1　同位旋的概念
經(jīng)過(guò)長(cháng)期的研究，人們認識到守恒定律都是相互作用Hamilton量具有相應的對稱(chēng)性的表現，即守恒量與對稱(chēng)性之間有相對應的關(guān)系。這個(gè)關(guān)系在經(jīng)典力學(xué)中就曾進(jìn)行過(guò)普遍的論證，得出Noether定理。Noether定理指出，如果運動(dòng)規律在某種變換下具有不變性，則必然存在著(zhù)1種對應的守恒定律［２］。不變性或對稱(chēng)性的根源在于自然界中存在著(zhù)某些不可測量性或不分辨性。在強相互作用中，質(zhì)子和中子是不可分辨的，這導致了同位旋守恒。
On the Isospin and Supersymmetry of the Nucleon
 
Abstract: The symmetry is closely related to the conservation law, which roots in some randomness or independence in the nature. In strong interactions, the proton and neutrons are indistinguishable from each other, which causes the isospin conservation. The concept of isospin is introduced completely by imitating that of the electron spin. The basis of the introduction is that: the proton and the neutron interactions are different when considerating of the electronmagnetic interactions, but when removing the affect of the electronmagnetic interactions , the interactions are identical under the same conditions. The isospin conservation of the nucleon reflects the build-in attribute of the charge independence and symmetry in the strong interaction. The supersymmetry refers to the symmetry between the fermion and the boson, which are regarded as granule of one kind. In the supersymmetry theory, the fermion and the boson are mutual super partners, and they can be transformed from each other through a series of space and time transformation. This paper is going to elaborates the basically theory of the nucleon isospin, including the experimental foundation, the representation and the conservation law of the isospin firstly, then, elaborates the related theory of supersymmetry simply, and in the end of the paper, it will synthetically compares the isospin with the supersymmetry of the nucleon between the two theories at a different hierarchical level, and give a full exposition of the nucleon symmetry in above two facets.
Key words: Symmetry; Conserved quantity; isospin; Supersymmetry

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