半个多世纪以来，人们努力探索和研究的结晶是粒子物理学标准模型的建
立。标准模型包括电磁与弱相互作用的电弱统一理论，和揭示夸克及其相互作用
的量子色动力学（QCD）。标准模型引入了所谓规范粒子，它们是γ光子、Z0和 W
±粒子，以及 8 种带有色荷的胶子，引力子也归入规范粒子，由它们分别传递 4
种相互作用。但是研究表明，这样还不足以建立一个合理的理论，还需要引入一
个奇特的所谓希格斯粒子, 其它的粒子和黑格斯粒子耦合因而具有质量。这样,
物质世界的“基本粒子”将有三十余种，除轻子、规范粒子和希格斯粒子外，其
它所观察到的粒子均系夸克的束缚态。
[PDF]Shower's Doctorial Thesis - HEPG - 山东大学
hepg.sdu.edu.cn/~zhucg/Zhucg-Thesis-Last-Version.pdf
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2003年5月7日 - B 重新线性组合成三个有质量的玻色子场，而. 保留一个规范场无质量，即光子，同时出现一个有质量的黑格斯粒子。 标准模型中，通过黑格斯机制 ...
LHC（Large Hadron Collider）［ 3］是在 CERN（Conseil Europeen pou la
山东大学博士学位论文
前言
第 7 页
Recherhe Nucleaire，欧洲核子物理研究中心）正在建造的大型强子对撞机，其 质子－质子对撞的质心能量达到 14TeV，对撞粒子束流亮度高达 cms /10 342 − 。建
成后它将成为世界上能量最高的粒子对撞机。它最重要的目标是在高能区内寻找
黑格斯粒子，同时也将为粒子物理的研究开辟一个更广阔的领域，带来更多的挑
战。
ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）是将要建在 LHC 其中一个对撞点上的
大型多用途粒子探测器，它的设计充分考虑了 LHC 所提供的更广阔领域内物理研
究的挑战。寻找黑格斯粒子是 ATLAS 的最主要的目的，同时它也将用来寻找较重
的类 W、 Z 玻色子、超对称粒子，研究基本费米子的结构以及 B 衰变中的 CP 破坏。
ATLAS 探测器对更多的新反应过程的探测能力也将有利于新物理的发现和研究。
ATLAS 探测器主要由以下三部分组成：
内部径迹探测器：记录由对撞点射出的带电粒子。带电粒子径迹在强磁场
中发生弯曲，根据其曲率可以确定它的电荷和动量。
量能器：吸收和测量在对撞点产生的大部分粒子的能量，并转换为电信号，
该电信号由专门的电子学读出。
μ子谱仪：用来辨认μ子和测量它们的动量。μ子谱仪是 ATLAS 探测器的
最外层的部分，处于 ATLAS 超导磁铁产生的 0.5～2 T 的磁场中，μ子通过时被
磁场所偏转，通过测量其径迹可以精确计算出他们的动量。
LHC 每秒钟有 109 次质子-质子碰撞，但是只有很少的事例（100 个）是我
们研究所感兴趣的。ATLAS 的数据获取和触发系统必须从如此大量的信息中挑选
出有用的事例。
ATLAS 触发系统分为三级。每一级触发判选都将在前一级触发结果的基础
之上进行更进一步的判选。
第一级触发系统是在线的硬件处理器，它从μ子谱仪和量能器获取原始数
据进行分析，确定有用事例在 ATLAS 探测器上的大体方位。经过这一级触发，每
秒只有 10 万个事例通过筛选。然后经过第二级和第三级触发系统的判选。最后
只留下约每秒 100 个事例，将其存入存储系统中供离线分析。
山东大学博士学位论文
前言
第 7 页
Recherhe Nucleaire，欧洲核子物理研究中心）正在建造的大型强子对撞机，其 质子－质子对撞的质心能量达到 14TeV，对撞粒子束流亮度高达 cms /10 342 − 。建
成后它将成为世界上能量最高的粒子对撞机。它最重要的目标是在高能区内寻找
黑格斯粒子，同时也将为粒子物理的研究开辟一个更广阔的领域，带来更多的挑
战。
ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）是将要建在 LHC 其中一个对撞点上的
大型多用途粒子探测器，它的设计充分考虑了 LHC 所提供的更广阔领域内物理研
究的挑战。寻找黑格斯粒子是 ATLAS 的最主要的目的，同时它也将用来寻找较重
的类 W、 Z 玻色子、超对称粒子，研究基本费米子的结构以及 B 衰变中的 CP 破坏。
ATLAS 探测器对更多的新反应过程的探测能力也将有利于新物理的发现和研究。
ATLAS 探测器主要由以下三部分组成：
内部径迹探测器：记录由对撞点射出的带电粒子。带电粒子径迹在强磁场
中发生弯曲，根据其曲率可以确定它的电荷和动量。
量能器：吸收和测量在对撞点产生的大部分粒子的能量，并转换为电信号，
该电信号由专门的电子学读出。
μ子谱仪：用来辨认μ子和测量它们的动量。μ子谱仪是 ATLAS 探测器的
最外层的部分，处于 ATLAS 超导磁铁产生的 0.5～2 T 的磁场中，μ子通过时被
磁场所偏转，通过测量其径迹可以精确计算出他们的动量。
LHC 每秒钟有 109 次质子-质子碰撞，但是只有很少的事例（100 个）是我
们研究所感兴趣的。ATLAS 的数据获取和触发系统必须从如此大量的信息中挑选
出有用的事例。
ATLAS 触发系统分为三级。每一级触发判选都将在前一级触发结果的基础
之上进行更进一步的判选。
第一级触发系统是在线的硬件处理器，它从μ子谱仪和量能器获取原始数
据进行分析，确定有用事例在 ATLAS 探测器上的大体方位。经过这一级触发，每
秒只有 10 万个事例通过筛选。然后经过第二级和第三级触发系统的判选。最后
只留下约每秒 100 个事例，将其存入存储系统中供离线分析。
人类凭自己的感官功能认识世界的水平是很有限的，只能认识一些宏观的
物体。显微镜的发明将眼睛的观察能力延伸到细胞的尺度，但是受光波波长的局
限，光学显微镜的分辨率在理论上不可能小于 0.2μm。这促使人们去寻找更短
波长的“照明”物质。根据波动学说，运动着的电子可以看作是一种电子波，而
且能量越大，波长越短，电子波波长相比于可见光波波长要小得多，据此人们制
造了电子显微镜。如果要观测更小尺寸的原子结构，则需要能量更高的粒子束流， 例如，卢瑟福散射实验利用 α 射线打击原子，可以对原子结构进行研究，观察工
具也从眼睛改进为专门的物理仪器。同样，对更精细的物质结构的“观察”或更
大质量的粒子进行研究则需要更高能量的粒子束流
物体。显微镜的发明将眼睛的观察能力延伸到细胞的尺度，但是受光波波长的局
限，光学显微镜的分辨率在理论上不可能小于 0.2μm。这促使人们去寻找更短
波长的“照明”物质。根据波动学说，运动着的电子可以看作是一种电子波，而
且能量越大，波长越短，电子波波长相比于可见光波波长要小得多，据此人们制
造了电子显微镜。如果要观测更小尺寸的原子结构，则需要能量更高的粒子束流， 例如，卢瑟福散射实验利用 α 射线打击原子，可以对原子结构进行研究，观察工
具也从眼睛改进为专门的物理仪器。同样，对更精细的物质结构的“观察”或更
大质量的粒子进行研究则需要更高能量的粒子束流
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