higgs机制(量子论的奠基人是谁
发布时间: 2023-07-18

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量子论的奠基人是谁

Dirac,Jordan,Wigner,Heisenberg和Pauli等人在相对论和量子力学的基础上,引入了微观粒子量子场的概念,量子场的激发代表粒子的湮没。这样建立的相互作用量子场论可以描述原子中光的自发辐射和吸收以及电子和光子的各种电磁相互作用现象。Tomonarga,Schwinger和Feynman等人发展了一套可重整的微扰论计算方法,奠定了量子电动力学(简称QED)的理论基础,这一方法不但解决了量子电动力学计算中出现的发散困难,还提出了一整套按电子电荷实验观测值的幂次展开的逐级近似计算方法量子电动力学已经经受了几十年实验上的验证,成为了电磁相互作用的基本理论。

量子电动力学的成功和发展促使人们将量子场的概念推广应用到自然界所有粒子场以及它们所参与的四种相互作用中,用以描述粒子物理学中各种粒子的产生和湮没过程的物理现象.1935年,Yukawa提出了质子和中子通过交换x介子来形成原子核内很强的核力的理论。然而当人们将Yukawa理论与核力实验相比

较时,发现有效相互作用强度远远大于1,因此整个微扰理论计算变得没有了意义.20世纪50年代,放弃微扰论,发展不依赖于微扰展开的S矩阵理论和公理化

场论也有了相当的进展,但对迅速发展的强相互作用物理现象成效还不显著.另一方面,1958年Feynman,Gell-Mann,Marshak和Sudarshan确立了描述弱作用的

流在Lorentz变换下应当具有V一A的形式,称为普适费米型弱相互作用理论.尽管在最低阶的微扰论计算中,普适费米型弱相互作用理论可以给出同实验相符合

的结果,然而它是不可重整的,具有无法计算微扰论的高阶效应和其他原则性的困难,因此它只能作为低能有效理论.1967年,Weinberg 和Salam在Glashow的SU(2)×U(1)规范对称群模型中

引人Higgs机制,提出了电磁相互作用和弱相互作用统一理论,并预言了弱中性流的存在以及传递弱相互作用的中间玻色子的质量,该理论经历了一系列实验的精确检验,从而成为了电磁相互作用和弱相互作用的基本理论.1973年,Gross,Wilczek和Politzer提议SU(3)色规范群下的非Abel规范场论可以作为强相互作用

的量子场论,从而建立了量子色动力学理论(简称QCD).它已发展为强相互作用的基本理论,量子色动力学理论的渐进自由性质在高动量迁移下的物理过程中得

可了实验检验,对于低动量迁感的物理现象和强子结构,该理论则要面对夸克禁闭困难.电磁相互作用和弱相互作用统一理论与描述夸克之间强相互作用的量子色

动力学理论合在一起称为粒子物理学中的标准模型理论。这是20世纪物理学最重要的成果之一。在标准模型中,夸克、轻子以及传递相互作用的媒介子就是物质世界的基本单元,它们之间的相互作用规律遵从量子色动力学和电弱统一理论.实验表明,标准模型已取得了极大的成功,但同时也揭示它不是自然界的基本理论,而是更深层次(新能标)动力学规律的有效理论人们仍在深入探讨和发展更高能标下量子场论的新形式。

质能方程E=mc^2中,光速c的平方有什么物理意义

质能方程是划时代的,其在定量上将原本是相互独立的两个不同概念有机地联系了起来,使我们人类的认识获得了巨大的进步,形成了一个有机的世界观。

在质能公式中有三个物理参量,它们是能量、质量和光速。为什么光速可以将能量与质量相联系呢?

对于质能公式,我们不必纠缠于具体的细节,如光速的平方以及光速在公式中的具体位置。这是由物理量纲的一致原则所规定的,是物理公式能够成立的必要条件。问题的关键,在于能量与质量之比的系数是等于光速的。

因此,若要回答上述问题,首先需要我们明确能量、质量和光速的物理概念。它们都是描述自然中各种物理现象的物理参变量。

为了避免能量的紫外灾变,所以能量并非是连续的,所以能量是关于粒子运动能力的度量。

能量的不连续性,意味着在我们的宇宙中,存在着不可再分的最小粒子,即存在着量子。我们的宇宙是一个由无数个离散的量子构成的相对独立的封闭体系。

此外,根据卢瑟福实验,原子也并非实体,其体积仅只是由电子的高速运动所形成的封闭体系。因此,质量是被封闭的粒子关于其空间效应的度量。

于是,能量与质量(物质)的关系,就好比是单身与家庭?的关系。结婚?使两个单身的个人组成了家庭,而离婚则是家庭的解体,使个人又重新恢复了其单身的生活。

于是,离散的量子构成了宇宙的物理背景,成为量子空间,属于能量的范畴;而由数个高能量子组成的封闭体系,构成了宇宙中的物理对象,成为各种基本粒子、原子和分子,属于物质的范畴。

于是,能量与质量都是描述粒子运动所产生影响大小的物理参量。它们的区别仅在于粒子存在形式的不同。前者是自由的,后者则是封闭的。

至于光速,是受到激发的量子(光子)维持其相对于空间势能的速度。该速度的大小,主要取决于量子空间的密度,两者成反比的关系。所以,光速是描述空间密度的物理参量,而空间密度的大小决定了被封闭粒子空间效应的多少。

如果我们的宇宙是膨胀的,那么宇宙的量子空间密度就会有一个由大变小的过程。于是,光速以及作为空间效应的质量都会发生相应的变化。前者逐渐地增大,而后者却渐渐地变小。

所以,当高能的量子被封闭起来时,由能量转化为了质量,表现为量子由原来的光速运动转变为自由运动的消失;反之,当被封闭的量子重新获得自由的光速运动时,意味着封闭体系的解体,使质量转化为了能量。

综上所述,能量之所以能够与质量相互联系和互为转化,是因为量子存在状态的转变。而量子存在状态的重要标志,就是该量子是否具有自由运动的光速。这就是为什么,质能转换的比例是光速的原因。

在我们的宇宙空间内,有哪些基本粒子

基本粒子是宇宙中最小的已知构造块。人们认为它们没有内部结构,从理论上研究人员将它们视为零维的点。电子可能是最熟悉的基本粒子,但是描述粒子和几乎所有力的相互作用的物理学标准模型包含10个基本粒子。

上图:标准模型

电子和相关粒子

电子是原子中带负电荷的成分。尽管它们被认为是零维点粒子,但电子本身却被其他虚构的粒子围绕着,这些虚粒子不断地闪烁着存在和消失,它们实际上是电子本身的一部分。一些理论预测,电子具有一个轻微的正极和一个轻微的负极,这意味着这些虚粒子云应该因此有点不对称。

如果是这样的话,电子的行为可能会不同于其反物质正电子,从而有可能解释有关物质和反物质的许多奥秘。但是物理学家已经反复测量了电子的形状,并据所知发现它是完美的圆形,这使它们对反物质之谜失去了一条线索。

电子有两个较重的表兄弟,称为μ子和τ子。当来自外太空的高能宇宙射线撞击地球大气层时,会产生μ 子。τ子比电子重3400倍,甚至更稀有且更难生产。

中微子、电子、μ子和τ子构成一类称为轻子的基本粒子。

夸克及其古怪的家族

构成质子和中子的夸克是另一种基本粒子。夸克与轻子一起构成了我们认为是物质的东西。

曾几何时,科学家认为原子可能是最小的物体。这个词来自希腊语“ atomos”,意思是“不可分割”。在20世纪初,原子核被证明由质子和中子组成。然后,在整个1950年代和60年代,粒子加速器不断揭示出一系列奇特的亚原子粒子,例如Pi介子和K介子。

根据加利福尼亚SLAC国家加速器实验室的历史报告, 1964年,物理学家Murray Gell-Mann和George Zweig分别提出了一个模型,该模型可以解释质子,中子和其余粒子的内部工作原理。质子和中子是由被称为夸克的微小颗粒构成,有六种可能的类型或“味”(术语叫“味”):上、下、奇、魅,底和顶。

费米子是一类基本粒子。它们很小,很轻。费米子可以被认为

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