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物质的秘密:藏在微观粒子里的神奇世界 · 第十节

《物质的秘密:藏在微观粒子里的神奇世界》第十节

本节从量子真空讲起:真空中充满能量不足、无法被直接观测的虚粒子,它们靠向真空借取能量短暂现身,或由高能粒子对撞(如CERN)提供能量而成为真实粒子。

本节从量子真空讲起:真空中充满能量不足、无法被直接观测的虚粒子,它们靠向真空借取能量短暂现身,或由高能粒子对撞(如CERN)提供能量而成为真实粒子。2012年7月公布的希格斯玻色子的发现,揭示了质量并非粒子的固有属性,而是粒子与希格斯场相互作用产生的间接特性。标准模型的对称原理要求媒介粒子质量为零,这与弱作用媒介粒子很重的实验事实矛盾;1964年恩格勒、布鲁和希格斯分别提出,存在一个填满空间的希格斯场,无质量粒子与之摩擦便表现出质量,如同滑雪板上蜡与否决定滑行快慢。大型强子对撞机(27公里环形隧道、超导磁体等)证实了这一观点。希格斯机制还涉及自发对称性破缺——系统滚向更低能量、更低对称性的状态——它使原初宇宙中统一的电磁与弱作用分开,并赋予W、Z粒子质量,同时开启了粒子的固有时间。最后,作者指出标准模型仍有未解问题:极短距离下方程失效,引力无法纳入其中;一些理论家提出多维时空、非连续时空等“新物理”,并发展出超对称理论,为每个已知粒子配上一个伙伴粒子,使粒子总数翻倍。

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