2014年汤森路透与中国科学院文献情报中心成立的“新兴技术未来分析联合研究中心”推出《2014研究前沿》分析报告。该报告仍然以共被引分析方法为基础,基于汤森路透的Essential Science Indicators (ESI) 数据库中的9700多个研究前沿,遴选出了2014年排名最前的100个热点前沿和44个新兴前沿,涉及自然科学和社会科学的10个大学科领域。
以下是《2014研究前沿》报告中,物理研究领域的热点前沿,涉及该学科领域Top 10研究前沿发展态势、 “希格斯玻色子观测”这一重点热点前沿的活跃状况分析(国家、机构)、以及新兴前沿——“搜寻轻的顶夸克超对称伙伴(STOP)”的介绍。
物理
1.热点前沿
1.1物理领域Top 10研究前沿发展态势
表25物理领域Top10研究前沿

图7物理领域Top 10研究前沿施引论文
1.2重点热点前沿 ——“希格斯玻色子观测”
希格斯玻色子是自旋为零、具有质量、不带电荷的粒子,是标准模型中最后一种待被发现的粒子。希格斯玻色子是整个标准模型的基石,如果希格斯粒子不存在,意味着整个标准模型将失效。此外,希格斯玻色子也被认为是基本粒子的质量来源。上世纪80年代开始,各国政府投入巨资以及大量的科学家都投身于希格斯玻色子的搜寻中,但一直没有获得重大的发现。2012年7月,欧洲核子研究中心(CERN)宣布,超环面仪器(ATLAS)和紧凑μ子线圈(CMS)两个实验发现质量为125-126 GeV的新玻色子,置信度为5个标准差(即99.99994%的置信度,新粒子发现的判据),CERN把这个粒子称为“类似希格斯粒子”。2012年9月,这些研究成果发表。
前沿“希格斯玻色子观测”的所有核心论文就是ATLAS和CMS团队发表的这两篇论文。2013年诺贝尔物理学奖授予了比利时理论物理学家弗朗索瓦-恩格勒和英国理论物理学家彼得-希格斯,其获奖理由是“理论发现了一种有助于理解亚原子粒子质量起源的机制,最近欧洲大型强子对撞机ATLAS和CMS实验发现了这一预测的基本粒子,该机制获得了确认”,直接指向了这两篇论文。截至2013年底,这两篇论文的被引频次为1905次,是2012-2013年间发表的被引频次最多的物理学研究论文。关于希格斯玻色子的研究前沿在汤森路透去年发布的《2013研究前沿》就有所提及,它是2013年物理学领域中的新兴前沿。
目前,大型强子对撞机处于关闭升级期,2015年升级完毕后,其功率将增加一倍,能产生更多的碰撞和数据,将有助于进一步了解希格斯玻色子。
对施引论文进行分析(表26),可以发现,美国的施引论文最多,有302篇,占总施引论文量的37.5%。德国以193篇的数量排名第二,占总施引论文量的23.9%;位居其后的为瑞士、英国、意大利等国家,中国位列第七,施引论文为111篇。施引论文量排名前10的机构中,意大利国家核物理研究所和欧洲核子研究中心的施引论文最多,分别为104和103篇,各占总施引论文量的近13%,美国费米国家加速器实验室位列第三,施引论文数为64篇,随后是中国科学院和美国威斯康星大学麦迪逊分校,各有60篇。上述分析表明,美国是“希格斯玻色子观测”研究的积极参与者,主要参与机构包括其国家实验室和一些大学;瑞士和意大利也是积极参与者,其主要参与机构分别为欧洲核子研究中心和意大利国家核物理研究所。中国的施引论文量也比较多,这从一定程度上反映出中国对该研究前沿的关注与跟进,中国科学院是主要参与机构之一。
表26“希格斯玻色子观测”研究前沿中施引论文的Top产出国家和产出机构

2.新兴前沿——“搜寻轻的顶夸克超对称伙伴(STOP)”
为了使粒子物理的理论更加完善,人们提出了一系列标准模型以外的新物理模型,其中,超对称模型被广泛认为是对标准模型扩展的众多模型中的最有力竞争者之一。近几十年来有许多关于超对称的理论研究,然而其正确性的检验最终还是要取决于实验结果。因此,寻找超对称粒子也成为了大型强子对撞机(LHC)的首要任务之一。在超对称模型中,所有的基本粒子都有他们的超对称伙伴,其中,顶夸克超对称伙伴(STOP)比其它粒子的超对称伙伴轻,能在较低的能标下产生,能够稳定希格斯粒子的质量。此外,希格斯玻色子质量的确定,为轻STOP的存在提供了更多的线索。
2012-2013年,“搜寻轻的顶夸克超对称伙伴”的研究非常活跃,成为了物理学领域的新兴前沿之一。6篇核心论文均是在最小超对称模型下开展的在LHC上直接搜寻轻STOP信号的理论研究工作,其中,中国科学院高能物理所、美国约翰•霍普金斯大学以及美国SLAC国家加速器实验室的论文被引频次较高。
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