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第六百三十章 歷史飛啊飛啊飛(上)

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  “.矢量的規范玻色子?”

  聽到徐云的這句話。

  原本就將注意力放在徐云身上的趙忠堯等人,不由下意識的齊齊一愣,眼下浮現出了一抹茫然。

  這是啥意思?

  眾所周知。

  物理學中按照大分類劃分可以分出兩種基本粒子,也就是所謂的費米子和玻色子。

  其中費米子是遵循費米狄拉克統計的粒子,包括電子、質子、中子等等。

  費米子有半整數自旋,符合泡利不相容原理,即同一量子態上不能有兩個或以上的費米子。

  玻色子則是遵循玻色愛因斯坦統計的粒子,包括光子、W玻色子、Z玻色子、希格斯玻色子等,它們是構成力的基本粒子。

  玻色子有整數自旋,不受泡利不相容原理的限制,多個玻色子可以處于同一量子態上。

  當然了。

  在如今這個物理學的早期時代,科學界對于這兩種粒子的認知還遠遠沒有后世那么完善。

  其中費米子的了解相對要深一點,畢竟質子中子這些微粒已經被發現有些年了,甚至直接或者間接誕生過不少諾貝爾獎。

  但玻色子就要淺很多了。

  玻色子這個概念最早由狄拉克所提出,當時他為了紀念印度物理學者薩特延德拉·納特·玻色的貢獻,便給這種粒子取了個玻色子的名字。

  這個時代對玻色子最典型的認知就是光子,然后就僅此而已了。

  沒錯,后續就沒了。

  因此當徐云提出了后,趙忠堯等人非但沒有絲毫恍然大悟,反倒有些懵逼。

  過了片刻。

  趙忠堯與一旁的胡寧彼此對視了一眼,略微組織了一番語言,對徐云問道:

  “小韓,你說的這矢量規范玻色子....到底是個啥意思?”

  “難道說除了矢量玻色子外,還有標量玻色子?”

  徐云朝他點了點頭,肯定道:

  “沒錯。”

  趙忠堯頓時皺起了眉頭,不過他并沒有打斷徐云的節奏。

  根據他過去這段與徐云打交道所積累的經驗。

  徐云這人雖然經常拋出一些語不驚人死不休的概念,但這些概念無論多么超乎現有的認知,徐云都會對它們做出一個比較詳盡的解釋,幾乎從未出現過拋概念但不給原理的情況。

  這也是為啥基地這么多專家會這么快接納徐云的原因——搞理論的語出驚人不是啥大問題,只要能給出合理的解釋就行。

  眼下這個時期儀器水平相當原始,理論學家基本上和古代的說客無異,能夠駁辯說服他人的就是頂尖的縱橫家。

  果不其然。

  徐云這次也沒怎么賣關子,而是很快拿起筆,在紙上寫下了一道公式;

  接著徐云在這道公式下方畫了條線,對趙忠堯說道:

  “趙主任,這是一個標準的閔氏時空的線元,擁有一個RΛ4線性空間,配有號差為2的閔氏度規ημν。”

  “如果我們做一個假設,即單粒子態的算符只取決于延遲時刻的位置和速度,您能做出SO群的不可約幺正表示嗎?”

  趙忠堯聞言思考的了幾秒鐘,很快摸了摸下巴:

  “應該可以。”

  上輩子是洛倫茲的同學應該都知道。

  自由場情景下洛倫茲變換不改變場的形式,矩陣D決定了場的變換方式,所以只要考慮群的性質就可以了。

  而W又是小群,對于有質量粒子場想要做出SO群的不可約幺正表示,只要考慮右邊的湮滅算符就行。

  這種計算對于趙忠堯這樣的大佬來說并不算什么難題,因此很快趙忠堯便寫下了對應的步驟:

  “先從動量算符入手,pidd”

  “當湮滅算符作用在基態上時得到零,即aψa0,因子2mω可以約掉.”

  “然后再做出無量綱化的共軛復振幅算符,它的時間演化就是乘上eiωt相位變化.”

  十多分鐘后。

  趙忠堯輕輕放下筆,露出了一道若有所思的表情:

  “咦....諧振子居然有兩個解析解?”

  隨后他又看向了一旁同時在計算的胡寧和朱洪元二人,問道:

  “老胡,洪元同志,你們的結果呢?”

  胡寧朝他揚了揚手中的算紙:

  “我也是兩個解。”

  朱洪元的答案同樣簡潔:

  “我也是。”

  見此情形,老郭不由瞇了瞇眼睛。

  他所計算的是SO和SO群的粒子數算符,雖然前置條件是單粒子態的算符只取決于延遲時刻的位置和速度,但這個假設其實和現實幾乎無異。

  而根據計算結果顯示。

  這個模型在數學上具備兩個解析解,對應的是量子所述的玻色子規范場。

  其中一個解析解對應的自旋為1,另一個解析解對應的自旋則為0。

而自旋為零在場論中對應的便是  標量概念。

  這其實很好理解。

量子場論中使用的的自然單位進行計算,真空中的光速c約化普朗克常數1,時空坐標x,偏微分算符  狹義相對論的能量動量關系式是EPm,讓能量E用能量算符i/t替換,動量P用動量算符i▽替換,就可以得到/t▽m,即▽/tm0

  讓它兩邊作用在波函數Ψ上得Ψ0,這就是大名鼎鼎的克萊因戈登場方程。

  算符在洛倫茲變換下是四維標量,即‘靜質量的平方m是常數。

  要使克萊因戈登場方程具有洛倫茲變換的協變,即將方程Ψ0時空坐標進行洛倫茲變換后得到的Ψ‘0形式不變,唯一要求就是洛倫茲時空坐標變換后的波函數Ψ‘Ψ就達到目的了,這樣的場叫標量場。

  如果讓洛倫茲變換特殊一點,保持時間不變,而在空間中旋轉,這樣旋轉后的波函數Ψ‘expΨ。

  這就是說在時間t不變的情況下,波函數Ψ的空間坐標矢量X在角動量S方向旋轉無窮小α角后變成矢量X‘。

  而波函數Ψ變成expΨΨ‘,并且ΨΨ‘。

  唯一的辦法就是讓自旋角動量S0,這說明克萊因戈登場方程描述的場粒子自旋為零。

  非常簡單,也非常好理解。

換而言之  玻色子確實如同徐云所說的那樣,可以分成標量玻色子和矢量玻色子。

  過了片刻。

  趙忠堯胸口微微起伏了兩下,整個人深吸一口氣,平復好心緒后繼續看向了王淦昌手中的第三方報告。

  如果考慮到矢量玻色子的影響.

  那顆強子的末態位異常就不難解釋了:

  強子也是一種典型的復合粒子,內部存在一種矢量規范玻色子的結構完全稱得上合理——這也是朱洪元他們歸納的‘元強子’的一種嘛。

  某種意義上來說,這個解釋甚至有點....索然無味?

  不過趙忠堯卻沒有因為這個索然無味的解釋而感到無趣,此時他的好奇心反倒出奇的有些旺盛:

  “小韓,你說的標量玻色子到底是個什么情況?”

  上頭提及過。

  趙忠堯在徐云引導下計算出來的解析解有兩個,分別對應矢量玻色子和標量玻色子。

  其中矢量玻色子雖然有些出乎趙忠堯現有的認知,但它本身卻屬于得知真相后可以理解的范疇。

  畢竟量子場論中有個概念叫做規范對稱性,也就是規范場論。

  規范場論的典型代表就是光子,也就是最少在電磁相互作用中是成立的。

  如今規范玻色子拓展到弱力或者強力,趨勢上還算正常。

  好比你平時追一本網絡小說,原本那個作者玩的都是實時的梗,發生事件不是今天就是昨天,大家都在調侃。

  結果某次突然發現作者玩的梗沒時效性了,發生的時間超過了三天,那么讀者自然就會懷疑這個作者有了三天以上的存稿。

  而規范玻色子呢,就相當于作者承認自己手上有七天的稿子。

  這個時間跨度比三天要多,但趨勢性上倒也不難接受。

  但標量玻色子就有些超乎讀者們的邏輯接受范圍了——它就相當于作者說自己手上有二十萬存稿,讀者不吐槽電信詐騙都算是夠意思了.

眼下的趙忠堯就屬于這么個情況,他是真想不出一個每天四千字的作者是怎么有二十萬稿子的  不過他對面的徐云表情卻很平靜,在決定踹出這一jio后他便沒怎么遲疑了:

  “趙主任,不知道您對玻色子的認知是怎么樣的?”

  “我對玻色子的認知?”

  聽到徐云的反問,趙忠堯先是微微一怔,旋即便答道:

  “當然是傳遞力的粒子了,類似于兩個人扔皮球,規范玻色子就是那個皮球。”

  徐云輕輕點了點頭,沒有評價趙忠堯這番話的對與否,而是繼續說道:

  “既然如此....趙主任,您是否想過一個問題呢?”

  趙忠堯看了他一眼:

  “什么問題?”

  徐云豎起了一根手指:

  “力的傳遞有媒介...也就皮球,那么丟皮球的人的質量....又是從哪里來的?”

  “質量?”

  趙忠堯重復了一遍這個詞,數秒鐘后,整個人瞳孔頓時狠狠一縮!

  質量。

  這是粒子領域中一個很重要的屬性。

  在宏觀世界里,所有的宏觀物體都是由原子構成的,原子是由原子核和核外電子構成的。

  相對于原子核的質量,電子的質量可以是忽略不計的。

  所對于宏觀物質而言,它們的質量可以認為都集中在原子核上。

  但微觀領域卻不一樣。

  例如原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子構成的,質子和中子之內又有“元強子”,這些微粒之間力的傳遞已經有了相關描述,但質量的賦予機制卻依舊空白一片。

  而質量又不可能憑空出現,因此這種機制一直以來都是一個非常前沿的理論探討區間。

  不過遺憾的是無論國內還是國際上,都從未有人能夠拿出一套合理的解釋。

但眼下看來  徐云引導趙忠堯推導出的這種標量玻色子,莫非就具備這種可能性?

  隨后徐云想了想,雙手手掌在面前比劃了一塊區域,說道:

  “趙主任,您應該知道,在相對論量子理論中,因為能量極高,所以粒子的產生和湮滅可認為是必然現象。”

  “這個現象導致了系統粒子數不守恒,因此引入了有無窮多自由度的場作為量子化的起點。”

  “當時考慮一種滿足相對論協變性的復標量場,于是便要求場的拉氏量盡可能簡單,也就是說復標量場乘以因子exp后其拉氏量不變。”

  “然后仿照愛因斯坦提出廣義相對論的思想,把拉氏量中的導數寫成協變導數,就得到了新拉氏量——這樣做的后果就是必然引入一個矢量場。”

  “這個矢量場在相應的規范限制下,最簡單的模型就是電磁場。”

  這一次,趙忠堯身邊的陸光達先一步點了點頭。

  徐云的這番話他并不算陌生,當初他的好友楊振寧就是基于這個思路得到的楊米爾斯場。

  不過這個時代的楊米爾斯場和電磁場一樣沒有質量,不能描述短程相互作用。

  接著徐云掃了眼陸光達,繼續說道:

  “眾所周知,楊米爾斯場存在有一個很大的弊端,那就是這個模型不存在質量——所以楊老...咳咳,楊振寧先生當初獲得諾獎的成就并非楊米爾斯場,而是宇稱不守恒。”

  “但另一方面,如果引入某個全新的思路....楊米爾斯場卻可以成為一個非常完美的理論與數學基地。”

  徐云話音剛落。

  陸光達便忍不住咽了口唾沫,迫不及待的問道:

  “什么思路?”

  徐云沉默了幾秒鐘:

  “考慮簡并真空。”

  明天開始加更,一直加到月底,平均每天要8374字,算起起來8400好說了....

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