标准模型
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王宇在读张汇留给他的论文,我问他是有关什么的,他说Higgs粒子。我们都不是很懂。他去b站找了一个科普视频,我们便开始看了起来。
1960年之前,量子电动力学已经很好地描述了电磁场在量子尺度的演化。
1960-1980年,物理学界发生了这些事:
弱相互作用力方面,杨振宁、李政道提出弱相互作用下宇称不守恒并由吴健雄验证后,科学家试图发展弱相互作用的新理论,一些人把量子电动力学的思想拿进来。随后,科学家们发现似乎可以把弱相互作用和电磁相互作用统一起来。1964年,三个组几乎同时提出了Higgs机制(1964 年 Higgs、Englert/Brout、Guralnik/Hagen/Kibble 分别给出了“自发对称性破缺”机制(即所谓的 Higgs 机制)),可以统一电弱。但是将这个机制真正用于统一电磁力和弱力,则是在 1967 年 Weinberg 和 Salam 的工作里完成的(当然还包括 Glashow 较早对电弱相互作用的理论框架)。电弱统一理论也可被实验验证,实验物理学家找出了其预言的W玻色子和Z玻色子(W、Z 玻色子是 1983 年 在 CERN 被实验发现(当时由卡洛·鲁比亚领导的团队),1984 年即颁了诺贝尔奖。)。Higgs粒子于2012年被实验发现,算是对标准模型的又一维护。
强相互作用力方面,实验物理学家发现了两百多种粒子(泡利说,我不如去当植物学家;奥本海默说,我们现在有个动物园)(这里记录了粒子动物园的一部分),很难相信世界会如此丑陋。盖尔曼等人提出了夸克,认为两百多中粒子只不过是几种夸克的组合。夸克模型给出了新的预测,实验物理学家按照这些预测找出了相应的强子。为了符合费米子的泡利不相容原理,盖尔曼给夸克加上了一种新的内禀属性——颜色(color)。
最后,1980年,人们结合电弱统一理论和夸克模型,提出了标准模型。这一模型可以解释强、弱、电三种相互作用。目前的所有实验发现都维护了标准模型,包括2012年发现Higgs粒子。
然而,1980年之后,理论物理的发展有些陷入停滞,人们一直无法把引力也纳入进标准模型。1980-2020的四十年,最有名的理论就是弦论了,但是它难以被实验验证。
与此同时,量子力学的诠释,依然存在争议。哥本哈根诠释、波姆诠释、多世界诠释依然能解释以上所有现象。