學霸的科幻世界第五百一十八章 標準模型

    學霸的科幻世界正文卷第五百一十八章標準模型龐學林微微一笑,說道:「惰性中微子!」

    沈淵愣了愣,若有所思道:「你的意思是,利用惰性中微子去製造四夸克、五夸克材料?」

    龐學林搖頭道:「老師,你應該知道中微子的cp破壞吧?」

    沈淵點頭。

    龐學林道:「一直以來,cp破壞相角δcp一直是中微子振盪研究的關鍵參數之一,隨着惰性中微子的發現,我們已經可以精確測量出中微子振盪中的cp破壞相角。但要知道,我們在k介子和b介子的實驗中同樣發現了cp破壞。在粒子物理學中,k介子是帶有奇異數這一量子數的四種介子的任一種。在夸克模型中,我們知道它們含有一個奇夸克,及一個上或下夸克的反夸克,而作為兩種夸克結合而成的k介子,恰恰可以與三夸克重子結合,形成五夸克粒子。由於五夸克中存在正反夸克相互抵消的效應,因此,這種粒子的存在並不違反標準模型的規則!」

    沈淵睜大了眼睛,過了好一會兒才開口道:「你的意思是,利用k介子與重子結合,製造五夸克粒子,而中微子cp破壞相角的精確測量,將為我們測量k介子cp破壞相角提供依據。」

    龐學林笑着說道:「不止於此,惰性中微子的出現,意味着我們對暗物質的研究進入了全新的階段。惰性中微子充斥於我們周圍的空間中,對宇宙星系、物質結構的形成起到了非常重要的作用。但正常情況下,這種作用存在,容易導致一些自由粒子發生衰變。但是假如我們有辦法屏蔽中微子,那麼我們將有很大的可能在實驗室內製造出五夸克粒子,進而再此基礎上合成出全新強相互作用材料!」

    沈淵皺眉道:「阿林,按照你所說的,這個應該是超越標準模型的新物理理論了吧?」

    龐學林笑着點了點頭:「確切地說,這種新理論,是在標準模型理論地基上建設起來的新物理大廈。」

    沈淵安靜地看着龐學林,自己這位弟子,野心比自己想像得要大得多。

    他很清楚,想要在標準模型基礎上提出新的物理學框架,難度到底有多大。

    說到標準模型,就得從四大基本作用力說起。

    自然界有四大基本作用力,分別是:強相互作用力、弱相互作用力、電磁力和萬有引力。

    主要區別簡單地說有兩點,一個是作用的對象不同,一個是傳遞的方式不同。

    引力作用於有質量的粒子,注意這個質量不是靜質量,而是動質量,就是e=mc^2中的m,和能量等價。也就是說引力可以作用到一切有能量的物質,我們宇宙中一切物質都是有能量的,所以說引力作用到一切物質。

    電磁力作用到一切有電荷的粒子,包括電子,夸克,以及它們組成的複合粒子,還有傳遞弱力的w粒子。

    暗物質就是因為沒有電荷,不參與電磁力,所以不發光。

    強力作用到一切有色荷的粒子,包括夸克和膠子。夸克通過強力組成質子和中子,剩餘的強力使質子和中子組成原子核。膠子雖然是強力的傳遞者,但自身也可以通過強力凝聚一起組成膠子球。

    弱力作用到一切有弱同位旋的粒子,導致粒子衰變。

    有趣的是弱力是唯一一個宇稱不守恆的,只有左旋的電子,左旋的中微子,左旋的夸克之之間會產生弱力。

    這是四種基本作用力作用對象不同的區別,還有一個區別就是傳遞方式不同。


    引力通過引力子傳遞,儘管量子引力理論一直沒有實驗證實,但按照該理論,引力子和光子一樣沒有靜質量,所以可以作用到無限遠,按照平方反比定律衰減。

    強相互作用力是作用於強子之間的力,是所知四種基本作用力最強的,其作用範圍在10^-15m範圍內。強相互作用克服了電磁力產生的強大排斥力,把質子和中子緊緊粘合為原子核。

    弱力通過w和z玻色子傳播,在質子尺度上作用強度是電磁力的萬億分之一。弱力符合su對稱性。w和z玻色子都是自旋為1的矢量場。

    弱力與電磁力在更高的能量上是統一的,合稱「電弱相互作用」。在較低能量上,因為s機制,w和z玻色子獲得了靜質量,弱力和電磁力分開。

    粒子物理標準模型的提出,就是為了從本質上去詮釋這四大基本作用力的。

    在標準模型中,規範粒子有13種,分別是傳遞強相互作用的媒介——膠子8種,傳遞弱相互作用的媒介——中間玻色子,分為w+、w-、z0三種,傳遞電磁作用的媒介——光子一種,以及為了實現電弱相互作用在低於250gev的能量範圍內分解為電磁相互作用和弱相互作用的特殊粒子——希格斯粒子。

    夸克三種,按照不同的味,可以分為上夸克,下夸克;粲夸克,奇異夸克;底夸克,頂夸克,按照不同的色,可以分為紅、綠、藍三色,夸克有六味,每味三色,再加上各自對應的反粒子,總共36種不同狀態的夸克。

    再加上輕子,電子e,μ子,t子,以及各自的中微子和它們的反粒子,共十二種。

    這就是標準粒子模型中所展現的61種基本粒子。

    迄今為止,幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。在標準模型所預言的61種粒子種,w玻色子、z玻色子、膠子、頂夸克及魅夸克未被發現前,標準模型已經預測到它們的存在,而且對它們性質的估計非常精確。

    然而,儘管標準模型具有強大的預測能力,但它未能回答五個關鍵問題。

    第一個問題,為什麼中微子有質量?

    標準模型中的三個粒子是不同類型的中微子。標準模型預測,就像光子一樣,中微子應該沒有質量。

    然而,科學家們已經發現,這三個中微子在運動時是振盪的,或者是相互轉化的。這一壯舉之所以成為可能,唯一的原因就是中微子具有靜質量。

    不過這個問題在惰性中微子發現以後,已經可以得到解答。

    第二個問題便是,什麼是暗物質?

    天文學家們在觀測星系自轉時發現,星系的旋轉速度比他們理論上的速度快得多,但按照可見物質的引力,這些星系旋轉得如此之快,本應該把自己撕裂的。

    那麼唯一的解釋,就是存在一些我們看不見的東西,給了這些星系額外的質量,從而產生了引力。

    這便是暗物質,暗物質被認為占宇宙物質的27%,但它不包括在標準模型中。

    龐學林所提出的最新的惰性中微子理論,將會成為暗物質的有力候選者!

    第三個問題,那就是為什麼宇宙中有這麼多物質?

    當一個物質粒子形成時——例如,在大型強



  
相關:    帶着武俠闖霹靂  我真的是反派啊  精靈之冠位召喚  我能追蹤萬物  都市極品猛男  
同類熱門 更多
一擊魔法師一擊魔法師
我在萬界送外賣我在萬界送外賣
位面成神之虛空戒位面成神之虛空戒
地球遊戲場地球遊戲場
新書小說
更多
武神劍尊
吞噬九重天
開局被女土匪看中,我占山為王
廢太子:戍邊三年,滿朝文武跪求登基
詔獄行刑百年,出世既無敵
奪回氣運後,修仙大佬她不苟了
受盡欺辱?那就從現在開始大殺四方!
極道武聖:肉身無敵的我手撕詭異
異界的霍格沃茨
瘋了吧?搶親搶到大帝頭上了?
仙童下凡,啥都難料
搜"學霸的科幻世界"
360搜"學霸的科幻世界"
語言選擇