资讯

展开

希格斯,希格斯悖论

作者:本站作者

本文目录一览

1,希格斯玻色子的发现意味着什么呢

希格斯玻色子的发现意味着什么? 00:00 / 07:4070% 快捷键说明 空格: 播放 / 暂停Esc: 退出全屏 ↑: 音量提高10% ↓: 音量降低10% →: 单次快进5秒 ←: 单次快退5秒按住此处可拖拽 不再出现 可在播放器设置中重新打开小窗播放快捷键说明

希格斯玻色子的发现意味着什么呢

2,希格斯悖论

宇宙质量的起源究竟是怎么样的呢?相信很多人都曾经思考过这样一个问题,最终由六个人回答了这个困惑无数物理学家的问题,建立了赋予粒子质量的机制——希格斯机制,希格斯机制也成为了宇宙大一统的一把极为重要的钥匙。1954年,物理学史上对于宇宙大一统的研究迈出了重要的一步,杨振宁和米尔斯提出了著名的影响了 20 世纪下半叶物理研究走向的杨·米尔斯理论。杨·米尔斯理论起源于对电磁相互作用的分析,但是杨振宁却没有和爱因斯坦一样执着于引力和电磁力的统一,而是构建了弱相互作用和电磁相互作用的统一理论。杨振宁和米尔斯后来尝试将量子电动力学的概念推广到非阿贝尔规范群,非阿贝尔群在数学和物理中广泛存在,又称为为非交换群。规范场论原本是是基于对称变换可以局部也可以全局地施行这一思想的一类物理理论。但杨振宁和米尔斯却极大地推广了场和荷的含义。他们设想了一种更为复杂的荷(当然不能再叫电荷了)和它们所产生的场以解释强相互作用。这些荷和场都不是普通的实数能表示的,它们是一些矩阵。矩阵的乘法是不能交换的,这种乘法的不交换性叫“非阿贝尔”的。因此也叫非阿贝尔规范场。量子理论里力学变量可以表示成矩阵。但这里说的场和荷表示成矩阵不是由于量子化的结果,而是在经典物理的意义上它们就是矩阵。但在当时,1960年,当时由戈德斯通、南部和乔瓦尼·乔纳-拉希尼欧等人开始运用对称性破缺的机制,从零质量粒子的理论中去得到带质量的粒子,这个时候,杨·米尔斯理论的重要性彻底凸显。比如外尔费米子是仅有一个磁极且没有质量的粒子这促使了杨·米尔斯理论研究的火热,为后面的电弱统一理论以及量子色动力学(强相互作用)奠定了基础,也为所有已知粒子及其相互作用提供了一个框架。爱因斯坦后半生苦苦思索的统一场论,终于在杨振宁这里迈出了坚实的一步。然而杨·米尔斯理论也是有缺陷的。1954年杨振宁到普林斯顿研究院作报告,泡利就一针见血地指出杨·米尔斯理论存在质量问题。因为规范理论中的传播子都是没有质量的,否则便不能保持规范不变。电磁规范场的作用传播子是光子,光子没有质量。但是,强相互作用不同于电磁力,引力和电磁力都属于长程力,强弱相互作用都是短程力,短程力的传播粒子一定有质量,杨·米尔斯理论的量子必须质量为零以维持规范不变性。如果其作用粒子质量为零,则其作用是长程作用力。然而实验上没有观察到长程力的的

希格斯悖论

3,希格斯所发现的上帝粒子有什么意义

对物理学家来说,这是一种不必要的夸张。彼得?希格斯更愿意把它称为物理学最想要的粒子。但是为什么我们如此迫切地想要找到它?从何而来?在牛顿故去后的400年,英国爱丁堡大学物理学家希格斯猜想:有一种粒子赋予其他粒子质量。他于1964年提出,在137亿年前的大爆炸中,希格斯粒子使物质得到质量,万有引力则将质量变成重量,使恒星和行星都得以诞生,最终孕育生命。如此,也解释了为何苹果会掉到地上。  “上帝粒子”只不过是科学家用以解释世界的一种理论或假说。过去,科学家已经指出,支配物质运动的不仅仅有我们日常生活中能够感受到的重力和电磁力,还有我们日常生活中无法感受的“强力”和“弱力”。  20世纪60年代,物理学家们构造出了一个标准模型来解释世界,标准模型主要描述了强力、弱力及电磁力这三种基本力以及所有基本粒子的构成机制。标准模型预言有61个基本粒子,其中有60个都已经得到了实验数据的支持与验证,现在人们也已听到最后的一个基本粒子——希格斯粒子的脚步声。  如果发现或找到了这种粒子,那就意味着质量是物质与希格斯粒子的相互作用的结果。但是,即便科学家找到了“上帝粒子”也并不意味着世界获得圆满解释。因为科学家说,组成我们生活的世界是由物质和暗物质构成的,而标准模型只能解释4%的宇宙,占宇宙质量96%的暗物质仍然得不到解释。

希格斯所发现的上帝粒子有什么意义

4,希格斯玻粒子到底有多重要为何很多人都那么关注它

希格斯玻色子对科学的发展具有促进作用。2012年7月,物理学有了重大发现,终于解开了困扰多年的谜团。当每个人都兴奋时,希格斯哭了。他对的预测,最终被验证是正确的。希格斯玻色子的存在令人期待,希格斯玻色子被吹捧为“上帝粒子”。但是为什么希格斯玻色子有上帝粒子的称呼呢?在标准模型中的框架下,基本粒子分为费米子和玻色子这两种。前者是构成物质的粒子,后者是传递的粒子。20世纪50年代末,证实物质和辐射可以表现出粒子和波这两种行为。粒子和波又被称为是波粒二象性。每个粒子都有对应的场或粒子相关联。例如,磁体之间的排斥和吸引是电磁力,磁场由光子携带而来,磁场是粒子的模拟物。从磁体的运动中可以知道磁场的存在,但对粒子却不能存在这样的说法。因力量粒子或者玻色子是处于无形状态下的。在标准模型中的框架下描述了基本力中的其中的三种。按照顺序,列为强场,电磁场以及弱场。引力子携带引力,这是第四种。但是尝试完成这个谜题时,均以失败告终。无法包含在整体中是挫败感的来源。在解决的汉朝中渴望确定性,希望有预测的能力,见证事情的明朗。标准模型允许在原子核千分之一大小范围内进行构想,但是没有达到预期的期待值。在这些中,存在不对称。电磁学的范围是呈现无限状态的,弱力不是。认为存在对称性,有种比四种力还要基础的力。认为这四种是从单一中分裂出来的的溪流。不同的力量都是来源于一种力量的表现,是大爆炸后出现的首个力量。引力不在考虑范围之内,希望达到对称性,把其他三种力合并为大统一力的力。这样只能在大统一能量中见证,大统一能量是大爆炸后的能量。

5,希格斯粒子是如何赋予所有其他基本粒子质量的

在粒子物理学的这个领域里,有一套用于描述弱力、强力和电磁力,以及组成所有物质的基本粒子理论,它被称为标准模型。而希格斯玻色子便是该模型中基本粒子里的一种,它具有自旋为零、生成之后就会立刻衰变等特性,它与一般基本粒子有所不同,因为希格斯玻色子可以为其他基本粒子赋予质量属性。尽管希格斯已被证实真实存在,但我们目前对它的了解程度还很有限,科学家们需要将“碰撞器”调整到更窄的交互当中,以制造出更多的希格斯玻色子,从而收集到更全面的数据来掌握这种神秘基本粒子的更多信息。众所周知,每一个基本粒子都需要通过与场不可见的实体交互后获取唯一属性,而赋予其他基本粒子质量的希格斯粒子,为何却如此难以捉摸?难以捉摸的希格斯玻色子早在1964年,物理科学家彼得希格斯发表了一篇具有重大意义的论文,并在文中对基本粒子具有质量的原因进行了假设。他预测存在一个可以渗透到太空、并拖拽通过它的所有东西的三维“场”,穿越场中的粒子会变得比一般粒子拥有更重的质量,这个领域后来被称为希格斯,若这个领域实际存在,那么就会有一个与其相关的粒子,它叫做希格斯玻色子。当时间快进48年之后,瑞士日内瓦的科学家宣布,他们发现了类似希格斯的粒子,若新的粒子结果是希格斯,那么近50年的粒子物理学理论将会被证实,并将希格斯玻色子与已知粒子结合到描述它们的方程之中,也就是所谓的标准模型。如何赋予所有其他基本粒子质量对于希格斯粒子而言,它最重要的任务就是赋予所有其他基本粒子质量,若没有它的存在,其他基本粒子都将因为太过松散而无法形成原子。除了没有光泽的胶子和光子以外,其他所有的基本粒子都是通过与希格斯场发生相互作用,从而获得它们的质量。而那些相对更难以穿过希格斯场的粒子,则会获取到更重的质量,比如极其“肥胖”的顶夸克,就与电子和中微子这些轻质粒子有所不同。我们都知道,在物理学中,当粒子和场发生相互作用的时候,必须存在一种粒子介导。比如,光子和光粒子介导与EM场的相互作用,并且其本身就是EM场的激发,当EM场将带有负电荷的电子拉向带正电的质子时,光子的瞬间弹出不过是为了协调粒子场中的相互作用,电子通过自身吸收和发射恒定的“虚光子”流穿过EM场。沿着相同的思路,希格斯粒子也介导着与希格斯场之间的相互作用,并且其本身也是希格斯场的激发。在交换虚拟希格斯粒子的时候,粒子会被认为正在希格斯场中跋涉,因而获取到了相应的质量。并且,如果希格斯场变得尤为兴奋,那么,真实的希格斯粒子表面会在某个点上发生能量燃烧的现象,而检测这种突发粒子,就是物理学家确定该场本身存在的最好方式。科学家们在大型强子对撞机上,通过一些技术手段让这些原子组合在了一起,通过粉碎高速质子,让它们足以在较短的时间里产生125千兆电子伏特,在激发希格斯场的同时,爆发了希格斯玻色子的所有特征。CLIC可揭示希格斯玻色子的秘密或许很多人都不会对大型强子对撞机(LHC)感到陌生,因其将一些称为强子的重型粒子撞击在一起而得名,当强子接近光速后便会开始粉碎。虽然在此之前,没有任何东西能够与其研究物理学前沿的能力相提并论。但是,这样的荣耀并不会永远存在,这个27公里的“电力环”将会在2035年左右熄灭,弄清希格斯玻色子的诸多谜团才是我们的根本目标。因而在这一天来临之前,科学家们提出了紧凑型直线对撞机(CLIC)的设计,希格斯玻色子的本质、它与顶夸克之间的关系,以及能否找到标准模型以外的提示,或许都能从CLIC中得到答案。与大型强子对撞机相比,CLIC的设计相对更加简洁,CLIC加速的是电子和正电子这两种轻的基本粒子,它就像一个粉碎机,从11公里到50公里直线加速粒子。当然,所有这些令人期待的事都不是一蹴而就的,CLIC的第一代仅以380千兆电子伏特进行运营,这个数字看上去不到LHC最大功率的三十分之一。这个时候或许有人会提出这样一个疑问,如果下一代粒子对撞机,甚至还无法超越我们目前所能做到的事,那么开发使用它的意义是什么呢?其实,它们两个之间最大的区别就在于CLIC获取答案的方式更聪明。对于大型强子对撞机而言,它的主要科学目标是找到希格斯玻色子这种长期寻找的粒子,正是之前的不确定性,才有了这个通用调查工具的诞生。然而,现在的情况却有所不同,因为我们已经知道希格斯粒子真实存在。CLIC的主要科学任务是在更易于研究的环境中,尽可能多的生成希格斯玻色子,以更多的帮助我们了解这种特殊的基本粒子。比如,希格斯玻色子之间是否也会有相互作用,它与标准模型中其他粒子之间的相互作用到底有多强?并且,还可以将相同的哲学运用于我们最不了解的顶夸克,以研究夸克这种粒子的衰变过程。LHC在寻找新物理和新粒子方面已然枯竭,即使还有一些剩下的时间,但这样的希望正在逐渐减小。相反,虽然希格斯粒子和夸克看上去并不是一回事,但CLIC的设计却可以让其超越标准模型所设定的界限。比如,当其中存在一些奇异粒子或相互作用,便可能会对这两种粒子的行为产生一些微妙的影响,不管是衰变、还是相互作用的过程。虽然我们并不确定CLIC会发现些什么新的内容,但如果想要更加彻底地了解这些已知粒子和发现更多新的粒子,就必须超越目前的大型强子对撞机,而CLIC就可以通过大量的希格斯玻色子和顶夸克的原始生成,从而寻找到更多新物理的暗示信息。
文章TAG:希格斯  希格斯悖论  格斯  悖论  
相关教程
猜你喜欢