科普|希格斯玻色子——粒子物理学标准模型“最后一块拼图”
标准模型是粒子物理学领域一种被广泛接受的理论框架,可以描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子。根据标准模型,基本粒子分为费米子和玻色子两类。费米子是组成物质的粒子,而玻色子则负责传递各种作用力。迄今为止,几乎所有对上述三种基本力的实验结果都符合标准模型的预测。但该理论并不完备,...
除了粒子物理学的标准模型之外,还有新的物理学吗?
标准模型中的一个基本组成部分是μ介子,一种类似于电子但质量大200倍的粒子。μ介子在彻底改变粒子物理学方面有着悠久的历史——甚至它的发现也令人震惊。我们的实验研究了这些粒子如何与1.45特斯拉磁场相互作用。这导致μ介子像陀螺一样摆动,摆动的速率与场的强度成正比。该实验在称为存储环的14米直径圆形磁铁中...
场论与粒子物理领域的发展态势
希格斯场通过获得非零的真空期望,实现标准模型中的电弱对称性自发破缺,一方面赋予标准模型粒子非零质量,另一方面在模型中给出一个标量粒子—希格斯粒子。希格斯粒子是标准模型中最后一种被物理学家发现的基本粒子,人们对它的性质知之甚少(图3)。2012年物理学家在欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上发...
μ子g-2实验:很可能没有超出标准模型的新物理
在粒子物理里,新发现成立的阈值一般是5σ,这个数值越高,就说明发现的证据越坚实,5个标准差表示新发现的置信度高达99.99994%。补充一下标准差的定义:这里N是独立实验的次数。但这里忽略了系统误差,不过系统误差一般是可以排查出来的。目前粒子物理的最高成就是标准模型,根据标准模型,除引力外,其他三种相互作用:电磁...
希格斯玻色子,一种标准模型之外能解锁新物理现象的粒子
这些理论能够有助于解决近期存有争议的测量结果:即一些粒子并不按照标准模型那样行为。因此,研究希格斯玻色子对于我们确定是否存在有待发现的超越标准模型的物理现象至关重要。最终,大型强子对撞机会遇到与缇夫隆(Tevatron)对撞机同样的问题。质子碰撞是混乱的,它的碰撞能量只能达到某种程度。尽管我们拥有现代粒子物理...
世界上最美的方程
标准模型标准模型是物理学中的另一个主流理论,它描述了构成目前宇宙的所有可见的基本粒子(www.e993.com)2024年7月25日。这个理论可浓缩为一个主方程,即标准模型的拉格朗日量,该名字来自于十八世纪法国数学家和天文学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日(JosephLouisLagrange)。加利福尼亚SLAC国家加速器实验室的兰斯·迪克逊(LanceDixon)在他的著名公式中...
磁单极的三世三生——本科生硕士生博士生层面的磁单极精讲
1.2静态电磁场方程:磁场是无源场先考虑静态场,电场强度E和磁场强度B满足不同的方程(取SI制但是为简单起见令ε0=μ0=c=1,无介质)(1)(2)方程(1)右方的ρe是电荷密度,但是方程(2)的右方是零,这就是“没有磁荷”的数学表达,满足方程(2)的场称为无源场。
数十亿次碰撞中发现玻色子新“宝藏”
在粒子物理标准模型中,无质量的光子(γ)传播长程的电磁相互作用,而重质量的W和Z玻色子传播短程的弱相互作用。精确测量多玻色子特别是三玻色子联合产生过程,是目前高能物理领域的前沿热点之一。在基本粒子中,玻色子是一种“媒介”基本粒子。基本粒子之间存在4种基本的相互作用:引力、电磁力、强力和弱力。每种相互...
现有的物理理论都是近似,不会通往宇宙终极理论
粒子物理学为我们提供了有效理论的极佳范例。到目前为止,实验粒子物理学家试图在极小的尺度上探索终极物理。目前,这一纪录由欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)保持,LHC的最小可探测精度达到10^-17厘米。到目前为止,粒子物理学标准模型与这一精度以上的实验数据都符合得很好。但这也意味着,标准模型只是一...
引力与宇宙学领域发展态势
③暴胀模型和粒子物理标准模型是如何耦合的(给出重加热温度能标)?其中对第①个问题的研究,目前主要有无边界宇宙和量子隧穿方案、火劫(ekpyrotic)宇宙、弦气体模型、反弹宇宙等前暴胀机制,特别是最近由NeilTurok等在洛伦兹量子宇宙学框架下而非传统欧几里得路径积分框架下的研究以及最近重新复活的对德西特(dS...