粒子物理標準模型封頂—本書《尋找希格斯粒子》帶你了解全部過程

? ? 上個世紀六十年代熬的,英國物理學家彼得·希格斯(Peter Higgs)開始嘗試研究物質(zhì)擁有質(zhì)量的根本原因×肋洌“希格斯粒子”(Higgs particle)與空間中的物體的質(zhì)量的形成有關(guān)碟嘴。有了質(zhì)量,粒子才會結(jié)合為原子鼓拧,有了原子半火,才會有分子,有了分子季俩,才能有物體钮糖。因此,“希格斯粒子”被認為是一種形塑了世界萬物的粒子酌住,沒有它店归,就沒有人們所見的世界,可能這就是為什么它會被贊譽為“上帝粒子”(God particle)的原因酪我。簡而言之消痛,它就是一個賦予萬事萬物質(zhì)量的粒子。當然找見它的過程也異常艱難都哭,這本書詳細記錄了所有過程秩伞,下面我分為三個部分帶你解讀逞带。

? 本書的第一部分主要講:

1.? ? 萊德曼原本稱呼希格斯玻色子為“該死的粒子”,被編輯劃掉幾個字母變成了高大上的“上帝粒子”

2.? ? 正因為希格斯玻色子的存在纱新,很多基本粒子的有了不同的質(zhì)量和不同的壽命展氓。

3.? ? 強力、電磁力都只依靠一種粒子來傳遞相互作用脸爱。唯獨弱力需要3種粒子來傳遞遇汞,背后就是希格斯粒子在搗鬼。

4.? ? 以量子場論的觀點簿废,每種粒子都伴隨著一種場勺疼,粒子是場的激發(fā)態(tài)。振蕩在量子場之中傳播捏鱼,于是我們看到了一個個的粒子执庐。

5.? ? 一般場的基態(tài)應該為0,希格斯場是例外导梆,希格斯場的基態(tài)不為0.

6.? ? 夸克永遠不會單獨出現(xiàn)轨淌,這就是夸克禁閉原則。各種不同的夸克搭配組合看尼,造成了上世紀60年代粒子動物園的情況递鹉。

7.? ? 60年代,斯坦福直線加速器上的“深度非彈性散射”實驗間接證明了夸克的存在藏斩。主要參與者弗里德曼躏结、肯德爾、泰勒拿了1990年的諾貝爾獎狰域。

8.? ? 世界最大的加速器是歐洲的大型強子對撞機媳拴。美國的超級超導對撞機胎死腹中,白花了 20 億美元兆览,但是省下了上百億美元屈溉。

9.? ? LHC 開足馬力可以每秒制造 10 億次質(zhì)子碰撞,單個粒子可以被加速到8TeV 的能級抬探。

10.? 因為相對論效應子巾,兩個質(zhì)子對撞就相當于兩張披薩餅對拍。壓縮后的觀測數(shù)據(jù)量達到 1 兆小压。每秒 10 億次碰撞會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)线梗。

本書的第二部分主要講:

1.? ? ? 量子力學的起點是為了解釋光和熱輻射的奇異行為

2.? ? ? 對于電子,無論我們以什么為軸進行測量怠益,我們只能精確地測得順時針旋轉(zhuǎn)或逆時針旋轉(zhuǎn)仪搔。量子化就是數(shù)值的不連續(xù)。

3.? ? ? 物質(zhì)到底是粒子還是波溉痢?物質(zhì)是波僻造,當仔細觀察的時候憋他,看到的是粒子孩饼。

4.? ? ? 各種力都來源于場髓削,玻色子場的數(shù)值表示粒子出現(xiàn)的幾率,費米子場的數(shù)值代表此處的粒子有還是沒有镀娶。

5.? ? ? 中子的衰變立膛,費米用場來進行解釋,就像一根琴弦引起了其他3根琴弦的共鳴梯码。中子的能量傳遞給了其他場宝泵,于是就衰變出了質(zhì)子+電子+反電子中微子

6.? ? ? 粒子的變化也遵守一系列守恒定律,比如能量守恒轩娶,電荷數(shù)守恒儿奶,輕子數(shù)守恒,夸克數(shù)守恒等等鳄抒。

7.? ? ? 重粒子總傾向于衰變成較輕的粒子闯捎。電子和質(zhì)子都是自身所處的大類之中最輕的,都是穩(wěn)定的许溅,無法再衰變了瓤鼻。光子這種無質(zhì)量的粒子是不會衰變的。

8.? ? ? 希格斯場就像狂熱的粉絲贤重,會導致人氣明星行動苦難茬祷,這是一個非常形象的比喻〔⒒龋可以用來描繪慣性質(zhì)量如何產(chǎn)生祭犯。

9.? ? ? 在物理學之中,對稱性是非常重要的概念滚停,正是因為希格斯場打破了對稱性盹憎,才導致很多粒子有了不同的質(zhì)量和不同的壽命

10.? 實驗物理經(jīng)常用σ數(shù)值來代表顯著性。3σ的偏差被認為是存在某種東西的“證據(jù)”铐刘,而要聲稱“發(fā)現(xiàn)”了某種東西陪每,則需5σ的偏差。達到5σ的水平镰吵,撞大運偶然碰到的可能性只有千萬分之一檩禾。

? 本書的第三部分主要講:

1.大型科學工程發(fā)表成果與論文都要遵循嚴格的程序,防止出現(xiàn)不必要的錯誤疤祭。

2.OPERA實驗發(fā)現(xiàn)中微子超光速現(xiàn)象是一場烏龍事件盼产,是由于一個網(wǎng)線接頭松動導致的誤差。假如數(shù)據(jù)不準確勺馆,σ再高也沒用戏售。這是一次深刻的教訓侨核。

3.現(xiàn)代各種媒體和自媒體都很發(fā)達,而且已經(jīng)有出現(xiàn)物理狗仔隊的去世灌灾,很可能泄露出來的不完整信息會誤導公眾搓译。

4.電流會產(chǎn)生熱量是因為電子在導體內(nèi)部流動會不斷地發(fā)生碰撞,電子振動會輻射出少許光子锋喜,造成能量損失些己。

5.低溫下,電子組成庫珀對嘿般,盡管電子是費米子段标,但是電子對表現(xiàn)的行為像是一個玻色子。

6.庫伯對構(gòu)成的玻色子場賦予光子質(zhì)量炉奴,電子振動輻射出光子的門檻也就跟著變高逼庞。導致難以輻射出光子,能量不會損失瞻赶。這就是超導的基本原理赛糟。

7.南部陽一郎第一個提出了夸克的顏色概念,第一個預言了膠子的存在共耍,對弦理論也有貢獻虑灰,是個了不起的科學家。

8.希格斯機制的提出者不是希格斯一個人痹兜,起碼有三組人馬都接近了大門邊穆咐,但是明確講到希格斯粒子的是希格斯。

9.暗物質(zhì)粒子最有力的候選者是WIMP粒子字旭,探測WIMP粒子有深山隧道里的直接探測方式对湃,也有太空里衛(wèi)星上的間接探測裝置。

10.大型對撞機是非常昂貴的大科學工程遗淳,各個國家都會感受到資金上的壓力拍柒,我國建還是不建都是艱難的選擇。

? 希格斯粒子和希格斯機制是人類最偉大的發(fā)現(xiàn)之一屈暗,因此這本書值得你細細品讀拆讯,想知道希格斯粒子往下分是什么嗎?請關(guān)注我的微信公眾號[星弦科學]Star-string_Science养叛,更多內(nèi)容刷新你三觀种呐。

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