清華新聞網(wǎng)4月11日電 當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月5日,科學(xué)突破獎(jiǎng)(Breakthrough Prize)基金會(huì)在美國(guó)洛杉磯宣布了2025年科學(xué)突破獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)呙麊?。包括清華大學(xué)高能物理研究中心LHCb、ATLAS、CMS團(tuán)隊(duì)成員在內(nèi),來自70多個(gè)國(guó)家的13508名研究人員共同榮獲2025年基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)旨在表彰這些物理學(xué)家“在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上對(duì)希格斯粒子性質(zhì)的詳細(xì)測(cè)量研究確認(rèn)了對(duì)稱性破缺產(chǎn)生質(zhì)量的機(jī)制、發(fā)現(xiàn)新的強(qiáng)相互作用粒子、研究稀有過程和物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱性、進(jìn)行最短距離及最極端條件下的自然探索”。獲獎(jiǎng)?wù)叻謩e來自歐洲核子研究中心(CERN)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)上的四大實(shí)驗(yàn)合作組——ATLAS、CMS、ALICE和LHCb實(shí)驗(yàn)。
圖1.2025年“科學(xué)突破獎(jiǎng)—基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)”授予歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的ALICE、ATLAS、CMS和LHCb合作組成員
在這四大實(shí)驗(yàn)中,ATLAS和CMS合作組于2012年7月同時(shí)宣布發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子,并持續(xù)深入研究其物理特性。ALICE合作組專注于研究夸克-膠子等離子體,即一種宇宙大爆炸后最初幾微秒內(nèi)存在的極端高溫高密物質(zhì)形態(tài)。LHCb合作組則致力于探索物質(zhì)與反物質(zhì)的細(xì)微差異、基本對(duì)稱性破缺現(xiàn)象,以及由重輕夸克組成的復(fù)合粒子(強(qiáng)子)的復(fù)雜能譜。通過這些極其精密的實(shí)驗(yàn)測(cè)量,LHC的四大實(shí)驗(yàn)將基礎(chǔ)物理學(xué)研究推向了前所未有的新高度。
清華大學(xué)2000年加入LHCb實(shí)驗(yàn),2014年加入ATLAS實(shí)驗(yàn),2017年加入CMS實(shí)驗(yàn),在三個(gè)實(shí)驗(yàn)探測(cè)器的建造、維護(hù)、運(yùn)行和升級(jí)中發(fā)揮了作用,特別是在LHCb實(shí)驗(yàn)外部徑跡探測(cè)器、觸發(fā)電子學(xué)、新一代閃爍光纖徑跡探測(cè)器和新型電磁量能器,ATLAS實(shí)驗(yàn)內(nèi)層徑跡探測(cè)器,CMS實(shí)驗(yàn)微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器、高粒度量能器和最小電離粒子時(shí)間探測(cè)器的升級(jí)改造中作出了重要貢獻(xiàn)。
近年來,LHC上發(fā)現(xiàn)了77個(gè)新強(qiáng)子,開啟了強(qiáng)子物理研究的新篇章。其中,清華團(tuán)隊(duì)和合作者主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了15個(gè),占比近20%(圖2):清華大學(xué)工程物理系LHCb團(tuán)隊(duì)和合作者主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)14個(gè),包括首個(gè)五夸克態(tài)Pcc?(4380)+(入選2015年國(guó)際物理學(xué)十大突破)、雙粲重子Ξcc++(入選2017年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展)、五夸克態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)Pcc?(4440)+ Pcc?(4457)+和新五夸克態(tài)Pcc?(4312)+、奇異粲介子激發(fā)態(tài)Ds0(2590)+、四夸克態(tài)Tcc?s?1(4220)+ Tcc?s?1(4000)+和χc1(4685) X(4630)、四夸克態(tài)X(3960)、隱粲奇異四夸克態(tài)Tcc?s?1(4000)0、底奇異重子Ξb(6333)0Ξb(6327)0等;清華物理系CMS團(tuán)隊(duì)和合作者主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了全粲四夸克態(tài)X(6600)及其三重態(tài)家族結(jié)構(gòu);清華物理系A(chǔ)TLAS團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了全粲四夸克態(tài)X(6900)的新衰變模式的跡象。
圖2.截至目前,LHC上已發(fā)現(xiàn)77個(gè)新強(qiáng)子態(tài),其中69個(gè)由LHCb實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),其余8個(gè)由ATLAS實(shí)驗(yàn)和CMS實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。清華大學(xué)工程物理系LHCb團(tuán)隊(duì)和合作者主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)14個(gè)新強(qiáng)子態(tài),物理系CMS團(tuán)隊(duì)和合作者主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)1個(gè)新強(qiáng)子態(tài)
此外,清華LHCb團(tuán)隊(duì)參與發(fā)現(xiàn)了重子CP破壞;清華ATLAS團(tuán)隊(duì)利用H→tt衰變尋找了t→Hq這種包含味改變中性流的過程,尋找了具有輕子數(shù)破壞的希格斯衰變過程,測(cè)量了希格斯粒子CP性質(zhì),尋找了具有6維反常耦合算符的重希格斯粒子;清華CMS團(tuán)隊(duì)參與測(cè)量了H→4l衰變,團(tuán)隊(duì)成員曾獲CMS合作組2021年年度獎(jiǎng)。
在此次基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)咧?,共有?0位清華大學(xué)高能物理研究中心成員或曾在清華大學(xué)工作學(xué)習(xí)的科研人員共享了這一榮譽(yù),其中目前在校的獲獎(jiǎng)師生名單如下:
清華大學(xué)LHCb團(tuán)隊(duì)(按姓名字母順序,*為教師):戴鑫琛,董宸志,龔光華*,胡曉凡,康有恩,李岸峰,連政辰,馬舸,孟凡杰,潘曉凡,秦凝,宋宇翔,譚英華,杜大佑,王劍橋,徐梁軍,曾鳴*,張黎明*,張譽(yù)戈,張志財(cái)*,鄭煦韜,朱相雷*;
清華大學(xué)ATLAS團(tuán)隊(duì)(按姓名字母順序,*為教師):陳新*,李暉,彭少剛,周研;
清華大學(xué)CMS團(tuán)隊(duì)(按姓名字母順序,*為教師):顧晉京,胡震*,梁正臣,劉錦楓,王晰寧,王義*,溫宏偉。
清華大學(xué)高能物理研究中心是清華大學(xué)設(shè)立的開展高能物理研究的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),主要從事粒子物理和高能核物理的理論和實(shí)驗(yàn)研究以及國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流。
清華大學(xué)高能物理研究中心LHC團(tuán)隊(duì)的工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、教育部、國(guó)家留學(xué)基金委等部門和清華大學(xué)自主科研計(jì)劃的資助。