希格斯粒子跷跷板机制

这就是希格斯机制。这个问题挺好的。标量场在这个真空期待值处的径向微扰就是希格斯粒子。正如你所说,“破缺”的意思就是势能的极小点不是真空,通常的说法是标量场对的真空期待值不为零。真空的底色,宇宙的素颜。

在破缺的设定下,产生的希格斯粒子与弱电规范波色子的相互作用就是弱电规范波色子的质量。(当然除了规范波色子,轻子和夸克的质量也可以表达为希格斯粒子与他们的Yukawa相互作用。

,是以上动力学过程发生的固有背景。下面回答你的问题:这么一来,所有基本粒子的质量的本质都是他们和希格斯粒子的相互作用。相互作用都是动力学过程,因为计算基本粒子相互作用的基础是动力学过程的最小作用量原理,手段是拉格朗日动力学那套框架。基本粒子的质量的本质是相互作用。

继标准模型成功之后,实验已经无法验证新的宏大理论。超对称的直接推论是,我们所知的每一个粒子都有一个对应的超伴粒子,除了自旋不同以及超对称伙伴更重之外,它们的性质完全相同。我们开始问自己,是否错过了他们?也许产生的一些粒子能量太低,无法观测到其产生的碰撞。通过测量数十亿次的碰撞,你就可以对照产生粒子的相对频率来检验理论的预测。首先,最重要的,引力从何而来?为什么物质粒子总是由三个夸克组成,它们的质量有什么特殊的模式?什么是暗物质?为什么宇宙中物质比反物质多?也许目前粒子物理学方法中最令人沮丧的缺陷是:自然性问题并不局限于希格斯玻色子。这种自上而下、抽象简化的思维方式已经产生了许多显著的成就。但使用该理论的计算表明,它应该要大得多——实际上大约是它的1000万亿倍。然而,这种可能性似乎很小,因为初始值和量子涨落彼此没有关系。我们还不能完全肯定这一效应与标准模型存在强烈的冲突。我们中的许多人开始怀疑,无论如何解决了这个关于宇宙真空能量的更困难的问题,就能解决另一个关于希格斯粒子质量的更温和的问题。超对称可以将不同自旋的粒子连接起来:看起来不同的粒子只是同一基本客体的不同方面。这并不意味着我们需要放弃统一范式,这只是意味着渐进的方法比革命性的方法更可取。也许我们在计算它质量的数学框架中遗漏了一些东西。它的预测必须与当前的数据进行比较,以验证解释仍然可行。标准模型中的其他粒子由于某种数学对称性而不受这种量子效应的影响,也就是说,在转换过程中不会发生变化,就像一个正方形转动了90度,但希格斯玻色子是唯一一个,能敏锐地感受到这种影响。另一种可能是,超伴子比预期的要重一些;因此,希格斯玻色子的质量可能确实存在某种抵消。只有在考虑了这些测量和搜索的新线索,并且对模型进行调整之后,我们才可能想要将模型嵌入到一个更大、更统一的理论结构中。例如,宇宙中所有的电子都有相同的自旋量;所有的光子都有双倍的自旋,所有的希格斯玻色子都没有自旋。

在此之前,这个数学模型预测的粒子根本不应该有质量。重要的是,粒子-反粒子对的大量子涨落会影响希格斯玻色子,如果反粒子的自旋是电子自旋的奇数倍,会使希格斯粒子变轻,如果反粒子的自旋是电子自旋的偶数倍,则会使希格斯粒子变得更重。但随着数据的涌入和LHC的束流能量的增加,超对称作为希格斯玻色子自然性问题的解决方案变得越来越重要。但如果质量增加10倍,这个理论就会变得非常不自然。但事实并非如此,因为希格斯粒子的质量非常小。超重粒子对的量子涨落应该会对希格斯玻色子产生深远的影响,因为希格斯玻色子的质量对它们非常敏感。超对称并不能解决这个矛盾。假如存在质量大约是质子质量1000倍的超伴子,理论仍然运行得相当好。

理论家们所希望看到的奇异粒子和相互作用都没有出现。这个理论将指引我们预测未来对新粒子衰变的检验,以及在LHC中寻找新粒子的直接产生。为了检验它,理想情况下,我们会在大型强子对撞中产生它们,并检测它们的衰变产物。最后,我们继续探索未来如何检测新的粒子及其相互作用,以及实验如何筛选数据以便能够检验它。在我科学生涯的前20年里,我开始研究如何在大型强子对撞机的数据中探测超伴子的存在。最后,这些想法并不是超对称理论的“免责借口”。从这种对称性中,我们可以得到额外的理论约束,以及一些可能的实验特征的预测,这些特征可以在未来的实验中得到验证。

通常情况下轻子质量为自由参数,可重整规范理论中轻子质量为零。中山大学粒子物理讲义 李华钟。我们接上一节的内容,在这最后一节完成对这个问题讨论的收尾工作。的中性矢介子。内容将面向高中物理竞赛学生和一些对光学感兴趣的小伙伴,介绍一下几何光学的矩阵理论-这个在普通物理教材中很少提及却对解决问题十分有用的方法。我们是以轻子部分为例讨论的,简单起见,取一对轻子。取朗道规范,在最低阶近似下可写出自由矢介子和标量粒子的传播子:完整包含了到高阶修正规范的传播子为:最后,我们说明希格斯机制为什么吸收戈德斯通粒子。无质量矢介子:其它轻子对仍然同理可以复制以上的方法。此时希格斯机制正确给出各种粒子质量,同时保持可重整化和。的带电矢介子。做和之前一样的变换,则可以变为:专栏的下一个主要内容也提前做一个预告。与之前电动力学引入希格斯机制类似,此处拉格朗日量可以选择耦合项使希格斯场与光子场不耦合。有质量标量介子:无质量标量介子:无质量中性介子。至此,我们较为完整地介绍了希格斯机制与希格斯粒子的故事,这就是科普书中经常提到的“质量之源”理论。质量m的中性标量场。为矢介子的可重整化的零质量场宇称不守恒时有:但是该模型存在一个问题,即作为质量之源的希格斯粒子本身,其质量和来源无法给出。希格斯机制产生轻子。计算点作用最低次项:可以看出,无质量的矢介子传播子转化为有质量矢介子,包含了零质量标介子作为其一部分。的质量,同时让。更为详细的介绍,有兴趣的小伙伴可以查阅量子场论相关书籍和论文资料,过于详细的展开这里就不再一一赘述了。

可以得到轻子质量:可以看出,引入自发对称破缺后,我们得到了:引入希格斯场同轻子相互作用,自发对称破缺。

由规范不变真空极化张量。

“这是一项高风险、高回报的科学,没有人期望这么快就能发现。在海平面物理学中,几乎每个人都认为指纹存在,但它们从未被探测到,而且置信度相当高。这些发现验证了一个多世纪的海平面研究,并有助于加强对预测未来海平面上升模型的信心。这对我们所有人来说都是一个非常、非常激动人心的时刻。现代海平面科学是围绕着这个概念的要素建立起来的,它是理解全球海平面不会均匀增加的核心。这主要是由于缺乏对冰原的引力,导致水散开。很快,指纹物理学的全部力量将可用于预测下一个十年、一个世纪和更长时间的海平面变化。这项新的研究使用了欧洲海洋监测机构新近发布的卫星数据,这些数据捕捉了格陵兰冰原附近和靠近格陵兰岛中部的大部分海洋的30多年的观测数据,以捕捉指纹带来的海洋水平的“跷跷板”。一对一的匹配以超过99.9%的置信度表明,卫星所显示的海平面变化模式是冰盖融化的“指纹”。她说,她立即意识到了这种潜力。它的功能很像一个跷跷板。通常情况下,该地区的卫星记录只延伸到格陵兰岛的南端,但在这次新发布的数据中,数据达到了10度以上的纬度,使他们能够观察到指纹引起的“跷跷板”的潜在暗示。这就是‘指纹’是如此重要的原因。Coulson迅速收集了她能找到的关于格陵兰冰原内冰高变化的三十年的最佳观测数据,以及整个加拿大北极地区和冰岛的冰川高度变化的重建。海平面在这些冰川冰块融化的地方附近下降。由于潮汐、海流和风的变化所带来的海平面的重大波动,“海平面指纹”一直是出了名的难以检测。最近发表在杂志上的一项新研究描述了他们的发现。如果‘指纹’物理学不正确,那么我们就必须重新考虑所有的现代海平面研究。现在,第一个“海平面指纹”已经被探测到,具有最大的全球影响的问题是现在这一切将导致什么。随着冰盖的融化,海平面出现了一种奇怪的、反直觉的现象。由于每个正在融化的冰川或冰层对海平面有不同的影响,这些模式被称为“海平面指纹”。使其成为一个难题的是,研究人员正试图检测水的毫米级运动,并将其与数千英里外的冰川融化联系起来。

然而,它们确实在数千英里之外上升。

但是这个普遍接受的概念长期以来有一个问题。