理论教育 标准模型解析亚原子粒子穿梭及宇宙运行的综合理论

标准模型解析亚原子粒子穿梭及宇宙运行的综合理论

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:量子电动力学宣称,质子这种亚原子粒子会以光速在物质之间穿梭,就像在时空中传输电磁力的信使一样。这种将玻色子和“物质粒子”合并的理论框架被称为“标准模型”。但它并不完整,因为作为第四种基本力的引力并不符合这一模型。只有找到了这一证据,标准模型才是真正包罗万象的理论。标准模型在基本层面上解释了有关宇宙运行的将近全部的内容。参考阅读//No. 66 狭义相对论,第136页标准模型用相对简单的理论成功解决了大量的问题。

标准模型解析亚原子粒子穿梭及宇宙运行的综合理论

几乎可以解释一切的理论

量子物理学不仅可以解释原子的内部结构,还可以大致地在基本层面上解释宇宙的运行方式。

20世纪20年代和30年代,许多量子物理学家都把精力集中在对原子的研究上(参考阅读:卢瑟福-玻尔模型,第154页)。然而,另一部分科学家,尤其是保罗·狄拉克等人却想知道,量子物理学能否解释物质和能量相互作用的方式,从而帮助解释宇宙运行的原理。

20世纪20年代末,科学界发现了证明其可以解释的确凿证据。量子电动力学帮助解释了光(电磁辐射)和物质之间的相互作用。量子电动力学宣称,质子这种亚原子粒子会以光速在物质之间穿梭,就像在时空中传输电磁力的信使一样。这一理论就是量子物理学和阿尔伯特·爱因斯坦狭义相对论的结合体。

随着物理学家们对亚原子世界的了解越来越深入,他们渐渐接受了宇宙中遍布着总共四种基本力的事实。现在,学界已经发现了充分的证据,可以证明其中三种力(电磁力、强力和弱力)通过玻色子(光子就是一种玻色子)这种特殊类型的亚原子粒子在物质之间传输。科学家们甚至还发现了第四种玻色子(希格斯玻色子)存在的证据,这种玻色子和物质产生相互作用后,能使物质获得质量。这种将玻色子和“物质粒子”合并的理论框架(参考阅读:夸克模型,第176页)被称为“标准模型”。但它并不完整,因为作为第四种基本力的引力并不符合这一模型。原则上,引力也可以通过玻色子在时空中传递,但学界并未发现假设的这种玻色子(引力子)真实存在的铁证。只有找到了这一证据,标准模型才是真正包罗万象的理论。

标准模型在基本层面上解释了有关宇宙运行的将近全部的内容。(www.daowen.com)

标准模型是一个成功的理论,因为它的许多预测都已经被证实了。20世纪60年代,以彼得·希格斯为首的六位物理学家提出的预测就是其中一个例子。根据预测所说,宇宙中有一种弥漫在宇宙各处的类力场,沿着宇宙中已知的四种力的力场分布。这种“希格斯场”可以解释部分粒子拥有质量的原因。如果能找到著名的希格斯玻色子这个关联玻色子,就可以证明希格斯场的存在。2012年,即希格斯玻色子概念提出将近半个世纪之后,物理学家们通过大型强子对撞机终于发现了一个符合许多预测特征的粒子。

参考阅读//

No. 66 狭义相对论,第136页

标准模型用相对简单的理论成功解决了大量的问题。

该理论在基本层面上对物质、质量和掌管可见宇宙的四种力的其中三种进行了解释。

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