2、希格斯機制的由來(編輯修改稿)
2024-09-01 00:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 缺會導(dǎo)致質(zhì)量為零的非真實的Goldstone粒子的存在，然而，如果標(biāo)量場滿足規(guī)范不變原理（即標(biāo)量場與規(guī)范粒子耦合），當(dāng)采取適當(dāng)?shù)囊?guī)范（即幺正規(guī)范）后，Goldstone粒子將不再存在，而規(guī)范粒子將獲得質(zhì)量。這一質(zhì)量獲得機制今天被稱為希格斯機制，而對應(yīng)于標(biāo)量場的粒子被稱為希格斯粒子。從現(xiàn)在的基本粒子理論的角度看，對稱性的主要破壞是一種“自發(fā)破壞”或者說是一種表觀上的破壞，即所有基本粒子原始都無質(zhì)量，它們之間的相互作用有拉格朗日量描述，該量具有完全的對稱性，但相互作用的結(jié)果得出的總體的基態(tài)是簡并的，其中有某中場的凝聚。實際的“宇宙”的基態(tài)是這些簡并基態(tài)中某一個，而所有的激發(fā)態(tài)都是在此“特定基態(tài)”上的局部擾動，從而原來拉格朗日函數(shù)的對稱性就不顯示出來了/我們所觀察的物理過程都是發(fā)生在某個特定背景上的，使原有的對稱性不能顯示出來。有些粒子的質(zhì)量是由于它與空間凝聚場作用的結(jié)果。量子電動力學(xué)的微擾論計算可以給出與實驗精密符合的結(jié)果，然而這個微擾展開都是不合理的。粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型引進(jìn)了一個兩分量的復(fù)標(biāo)量場，即希格斯場，它共有四個自由度。在弱電mathSU(2)\times U(1)/math對稱群被希格斯場的勢能所自發(fā)破壞后，希格斯場中的三個自由度被mathSU(2)/math的規(guī)范粒子所吸收而成為它們的縱向分量。這些規(guī)范粒子就是mathW^\pm/math和mathZ^0/math玻色子（確切地說，mathZ^0/math是mathSU(2)/math和mathU(1)/math規(guī)范粒子的一個線性組合，它的正交組合是光子）。希格斯場的剩余自由度被稱為希格斯玻色子。它還沒有被高能實驗所證實。在現(xiàn)代物理主流的標(biāo)準(zhǔn)模型中，所有基本粒子質(zhì)量都源于黑格斯機制。這種機制雖然從唯象方面講非常有效，但并不能給出其數(shù)量上的具體結(jié)果。因為在黑格斯場的湯川耦合中，耦合常數(shù)對于每一種費米子都有一個獨立取值，至使標(biāo)準(zhǔn)模型的拉格朗日量所包含的、與質(zhì)量直接有關(guān)的自由參數(shù)數(shù)目、比原先需要解釋的質(zhì)量參數(shù)數(shù)目還多。 實際上，在粒子質(zhì)量起源問題上，黑格斯機制只不過把在粒子領(lǐng)域不能解決的問題，轉(zhuǎn)稼到了完全未知的真空領(lǐng)域。1964年希格斯找到了使規(guī)范粒子獲得質(zhì)量的途徑，描述規(guī)范場與其他場相互作用的方程式具有楊一米爾斯對稱性，但其解描述真實世界表現(xiàn)出不對稱性，這種對稱性方程的不
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