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粒子物理标准模型中存在什么样的巨大缺陷?

发布网友 发布时间:2022-04-26 21:38

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热心网友 时间:2023-11-06 01:22

粒子物理标准模型

作为现代物理学的最高成就,粒子物理标准模型无疑取得了巨大的成功。在当今世界各种粒子加速器中,粒子之间的碰撞行为都在标准模型的预测之中。粒子加速器越强大,实验值和理论值越接近。

那么,什么是粒子物理标准模型?这套理论是如何创立的?它有多强大?


在自然界中,无论力的作用是怎样的,从根本上都可以归咎为四种基本力:主宰天体的引力、主宰带电粒子的电磁力、主宰原子核的强核力和弱核力。

这四大基本力都有各自的理论进行描述,例如,引力由广义相对论来描述,电磁力由麦克斯韦电磁场方程组来描述。但包括爱因斯坦在内的物理学家认为,四大基本力在本质上是统一的,可以由同一个理论来描述。但纵然是爱因斯坦,他终其一生也没能完成大统一理论。


爱因斯坦想要统一引力和电磁力,始终没有成功。后来的物理学家从其他角度入手,大统一理论开始有了起色。

杨振宁建立了杨米尔斯理论,这为后来的电磁力和弱核力统一奠定基础。电弱统一之后,强核力通过量子场论被统一起来。最终,物理学家得到了统一电磁力、弱核力和强核力的粒子物理标准模型。正因为如此,杨振宁在史上最伟大的物理学家中可以排到前20名,他对现代物理学的贡献无疑是巨大的。


一个好的理论不仅能够准确描述已有的现象,而且还能预言未知的东西。标准模型预言,物体质量一部分源自于希格斯玻色子,这个粒子最终在大型强子对撞机中被发现。在标准模型中,总共存在着61种基本粒子,它们决定了这个世界的构成。

尽管标准模型大获成功,但它存在巨大的缺陷,这个理论不可能是物理学家追求的终极大统一理论,这是为什么呢?


原因在于引力还没有被量子化,或者说描述引力的广义相对论和量子力学无法统一。无论是广义相对论,还是量子力学,它们在各自范围内都是成功的理论,但它们之间就是无法兼容。大统一理论必然是涵盖了四大基本力,广义相对论、粒子物理标准模型都只是大统一理论的近似。

那么,大统一理论究竟是怎样的呢?


在弦理论中,标准模型所认为的基本粒子并不基本,它们都是由尺寸极小的一维弦构成。一维弦具有不同的振动方式,从而表现出不同的性质,这成了我们所观测到的各种粒子。

但遗憾的是,目前并没有实验证据能够支持弦理论,这个理论还只是一个十分高深的数学游戏。因为弦理论所涉及的尺度太小,只有更高的能量才有可能敲开粒子的更深次结构,目前的粒子极速器都无法达到。

热心网友 时间:2023-11-06 01:22

粒子物理标准模型

作为现代物理学的最高成就,粒子物理标准模型无疑取得了巨大的成功。在当今世界各种粒子加速器中,粒子之间的碰撞行为都在标准模型的预测之中。粒子加速器越强大,实验值和理论值越接近。

那么,什么是粒子物理标准模型?这套理论是如何创立的?它有多强大?


在自然界中,无论力的作用是怎样的,从根本上都可以归咎为四种基本力:主宰天体的引力、主宰带电粒子的电磁力、主宰原子核的强核力和弱核力。

这四大基本力都有各自的理论进行描述,例如,引力由广义相对论来描述,电磁力由麦克斯韦电磁场方程组来描述。但包括爱因斯坦在内的物理学家认为,四大基本力在本质上是统一的,可以由同一个理论来描述。但纵然是爱因斯坦,他终其一生也没能完成大统一理论。


爱因斯坦想要统一引力和电磁力,始终没有成功。后来的物理学家从其他角度入手,大统一理论开始有了起色。

杨振宁建立了杨米尔斯理论,这为后来的电磁力和弱核力统一奠定基础。电弱统一之后,强核力通过量子场论被统一起来。最终,物理学家得到了统一电磁力、弱核力和强核力的粒子物理标准模型。正因为如此,杨振宁在史上最伟大的物理学家中可以排到前20名,他对现代物理学的贡献无疑是巨大的。


一个好的理论不仅能够准确描述已有的现象,而且还能预言未知的东西。标准模型预言,物体质量一部分源自于希格斯玻色子,这个粒子最终在大型强子对撞机中被发现。在标准模型中,总共存在着61种基本粒子,它们决定了这个世界的构成。

尽管标准模型大获成功,但它存在巨大的缺陷,这个理论不可能是物理学家追求的终极大统一理论,这是为什么呢?


原因在于引力还没有被量子化,或者说描述引力的广义相对论和量子力学无法统一。无论是广义相对论,还是量子力学,它们在各自范围内都是成功的理论,但它们之间就是无法兼容。大统一理论必然是涵盖了四大基本力,广义相对论、粒子物理标准模型都只是大统一理论的近似。

那么,大统一理论究竟是怎样的呢?


在弦理论中,标准模型所认为的基本粒子并不基本,它们都是由尺寸极小的一维弦构成。一维弦具有不同的振动方式,从而表现出不同的性质,这成了我们所观测到的各种粒子。

但遗憾的是,目前并没有实验证据能够支持弦理论,这个理论还只是一个十分高深的数学游戏。因为弦理论所涉及的尺度太小,只有更高的能量才有可能敲开粒子的更深次结构,目前的粒子极速器都无法达到。

热心网友 时间:2023-11-06 01:23

有空看一下我的文章《为什么一个原孑核不能由两个及两个以上纯粹的质孑组成?》丶《行星绕太阳公转时重心偏心率产生的原因》,百度一下"在灵镜湖追星的碧玉兰″即可。

热心网友 时间:2023-11-06 01:23

量子物理标准模型中存在着模型不可被制造出来。大量的理论不足以支撑,并且很多人不能够理解量子理论。

热心网友 时间:2023-11-06 01:24

存在解释不了波动的现象,因此会出现波粒二象性的问题,我觉得这就是科学的发展。

热心网友 时间:2023-11-06 01:23

有空看一下我的文章《为什么一个原孑核不能由两个及两个以上纯粹的质孑组成?》丶《行星绕太阳公转时重心偏心率产生的原因》,百度一下"在灵镜湖追星的碧玉兰″即可。

热心网友 时间:2023-11-06 01:23

量子物理标准模型中存在着模型不可被制造出来。大量的理论不足以支撑,并且很多人不能够理解量子理论。

热心网友 时间:2023-11-06 01:24

存在解释不了波动的现象,因此会出现波粒二象性的问题,我觉得这就是科学的发展。

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