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第七百四十九章 強核力與電弱理論的統一(1)

    在物理學界為一位偉大的學者逝去而感到悲傷的時候

    另一邊金陵

    紫金山腳下的別墅群中徐川正將自己關在書房中潛心研究着強弱電三力在數學上的統一

    希格斯教授寄給他的手稿中有一些以前他沒有看過也未曾想到過的思路和方向

    沿着這些點走下去不說一定就能統一強電但在這條路上再次前行一段距離應該是沒有什麼太多的問題的

    到目前為止人類認識到的自然界中的基本相互作用力有 4

    分別是引力電磁力弱力和強力

    這種四種力的作用強度千差萬別作用範圍也不一樣

    如果以量綱為一的耦合常數來表示力的大小強力的耦合常數是電磁力的 100是弱力的10?和引力相比更達到了天文數字103?

    引力和電磁力都是長程力而弱力和強力是短程力分別在10ˉ1?m和 10ˉ1?m的距離內發生作用

    雖然這四種力的性質迥然不同但它們在物理上都用場論描述它們的統一自然也是在場論描述方法上的統一

    在量子場論里和電磁相互作用一樣把質子與中子約束在原子核內的強力和在核子中引起β衰變過程的弱力都是規範相互作用它們滿足各自的規範對稱性

    而數學上四大力都用規範群來描述因此規範對稱性在尋求自然界中各種相互作用的量子理論和統一力的嘗試中起着重要作用

    進入二十一世紀後後電弱統一理論和描述強作用的量子色動力學(QCD)一起構成了粒子物理的標準模型

    從粒子物理上來說標準模型可以說是物理學史上最成功的理論


    不過相對的標準模型也有很多的不足

    最大的缺陷那自然是它的創立者之一溫伯格指出的標準模型無法統一引力它對於引力的描寫存在着難以克服的數學障礙

    不過對於當今物理學界來說這一點其實是可以暫時拋開來不談的

    很簡單因為引力的本質是什麼這是一個說了上百年也沒有說清楚的問題至今物理學界都沒能對引力的本質給出一個準確的答案

    目前來說物理學界主流的解釋觀點是愛因斯坦提出來的引力的本質是時空彎曲

    而除此之外還有牛頓提出來的萬有引力以及量子力學中的引力是由於兩個粒子交換引力子導致的等觀點

    但引力的本質至今是什麼仍然沒有一個準確的答案

    所以在沒有具體化引力的本質之前想要將其統一到標準模型裏面或者說建立一個新的模型將引力統一進去是一件不可能的事情

    而如果拋開引力這個在數學上存在難以解決的障礙後標準模型中最大的缺陷那自然就輪到了強核力與弱核力電磁力的統一了

    在這方面標準模型已經給出了物理上的答案

    電弱統一理論與量子色動力學在標準模型中合併為一通過規範場論將費米子跟玻色子配對起來用以描述費米子之間的力

    簡單的來說規範玻色子的規範變換是可以準確地利用一個稱為規範群的酉群去描述

    而強相互作用的規範群是SU(3)而電弱作用的規範群是SU(2)×U(1)所以標準模型亦被稱為SU(3)×SU(2)×U(1)

    但遺憾的是即便是量子理論將強核力與電弱理論統一到了一起在數學上如何完成這份工作依舊是一件可望而不可及的想法

    .......

    作為一名物理學家徐川對於強核力與電弱理論統一的研究兩輩子都沒有停止過

    而即便是這樣即便是他早已經站在了物



  
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