场论与粒子物理领域的发展态势
从1897年发现电子到2012年发现希格斯粒子,实验和理论物理学家经过一个多世纪的不懈努力,深刻理解了物质世界的微观结构,建立了正确描述电磁力、强核力和弱核力的标准理论——粒子物理学的标准模型(图1)。标准模型由电弱统一理论和量子色动力学两大板块构成,包含夸克和轻子以及传递相互作用的玻色子,其理论基础可...
揭秘量子世界:一份关于粒子的知识清单
对于四种原始或“第一代”基本物质粒子中的每一种,物理学家都发现了不是一种而是两种复制品,它们与原始粒子的区别仅仅在于质量更大。例如,对于上夸克,较重的复制品是粲夸克和顶夸克;对于下夸克,有奇异夸克和底夸克;对于电子,我们有μ介子和τ介子;对于电子中微子,有μ介子中微子和τ中微子。1936年发现μ介子时...
重整化群:从微观到宏观,不同尺度的现象如何联系起来?
从基本粒子到原子、光波、水波,自然似乎倾向于将自己分裂成不同尺度的独立世界,而重整化的过程则将小尺度与大尺度联系起来。有物理学家认为,重整化可以说是过去50年理论物理学中最重要的进展。在亚原子物理学中,重整化告诉我们,何时可以只处理相对简单的质子,而忽略掉其内部彼此纠缠的夸克。不过,当问题简化之后,那些...
我们所知道的最小的粒子是什么——原子?电子?还是夸克?
物理学家首次将电子与质子碰撞时,他们观察到电子从质子内部的三个小硬核上反弹。这些小硬核被称为夸克,人们发现,它是组成质子的比质子更小的粒子。夸克是我们在科学研究中遇到的最小粒子,它的发现意味着质子和中子不再是组成物质的基础。为了更深入的了解,让我们来分析一种物体,并逐层地来发掘它的组成部分。从...
最新研究:已发现极限粒子家族中的6个成员
但据了解,已知人类所发现的最小基本粒子的尺度也要远大于极限粒子,电子的直径5.6×10^-15m,夸克的直径大约为8.6x10^-19米,而中微子的尺度尽管小于电子的百万分之一,但也远大于极限粒子的尺度。就此而言,61种基本粒子都不符合极限粒子的条件,它们均是由极限粒子构成的上一级粒子,这就是说,这61种基本粒子...
杨-米尔斯规范原理和粒子物理标准模型丨庆贺杨振宁先生百岁华诞
标准模型中的夸克和轻子都是自旋1/2的粒子,满足狄拉克方程(www.e993.com)2024年9月18日。自由的无质量的自旋1/2粒子的狄拉克作用量具有如下的形式:(其中γμ是4个狄拉克矩阵,其形式对我们的讨论不重要。)在此作用量中,运用“最小耦合替代规则”(9)后得到(已取??=1):...
“基本粒子”远不止62种,具有丰富的无限多样性
质子、中子的大小,只有原子的十万分之一,而轻子和夸克的尺寸更小,还不到质子、中子的万分之一。基本粒子分为夸克、轻子和传播子三大类,共有62种。其中,轻子主要有电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子以及它们的反物质基本粒子共计12种;夸克有上夸克、下夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克、奇夸克...
30分钟让你了解物理世界的各种粒子
大小:基本粒子要比原子、分子小得多,现有最高倍的电子显微镜也不能观察到。质子、中子的大小,只有原子的十万分之一。而轻子和夸克的尺寸更小,还不到质子、中子的万分之一。质量:粒子的质量是粒子的另外一个主要特征量。按照粒子物理的规范理论,所有规范粒子的质量为零。而规范不变性以某种方式被破坏了,使夸克、...
生命、宇宙、万物——42个基本大问题
如果从第一原理预测标准模型的粒子的质量,它们的质量应当约为普朗克质量,大概在能量10^19GeV。但问题是,这比宇宙中已被探测到的质量最大的粒子都要高出17个数量级。特别是希格斯玻色子,它的质量应该非常大,因为它跟如此多的粒子相互作用。而我们现在已经知道,希格斯玻色子的质量只有125GeV,这跟普朗克能量尺度相差...
微观世界的秘密,解读量子力学与粒子物理学!
物理学研究中有两个极端:极小微观的粒子物理和极大宇观的宇宙学。大爆炸理论使得这两个尺度具天壤之别的研究领域相互“联姻”。事实上,宇宙早期模型就是一个超高能物理世界,没有量子力学和粒子物理,不可能彻底破解宇宙奥秘。因此,有必要在这儿介绍一点量子力学及粒子物理的知识。