什么是规范场理论?
规范场理论推广了这一思想,它要求拉格朗日量也必须具有局域对称性——这些对称变换应该在时空的特定区域进行,而不影响另一个区域,这是广义相对论等价原理的概括。
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“规范场理论”的意义
“规范场理论”建立了微观粒子的标准模型,大部分人对物理学的认识基本上在认识到“夸克”的时候就结束了。教材对“夸克”也是模糊的,并不是高考的必修知识。在“一考定终身”的功利导向下,很少有人意识到,在这个小小的角落里,隐藏着一个深邃的物理世界。
统治世界的是规范场理论,它的目标是建立一个完美的粒子标准模型,这比玻尔自己在量子世界中的原子标准模型要困难得多。也就是说,我们看不到60多种创造粒子(姑且这么定义吧,比电子低一级)。
无论你如何回避,你都是在我的标准模式下运行。就像宏观世界的牛顿三定律一样,无论人类深入地下还是进军火星,你都必须遵守牛顿定律。规范场理论是高能物理,源于人类认识核的需要,是人类认识核的理论,它想定义整个微观世界。
现代物理学已经论证了原子核是由质子和中子组成的,一些放射性衰变的原子核会放出电子。但是,要想继续研究,了解原子核内部的结构,就必须了解质子、中子和电子之间的相互作用。这属于微观世界的针尖,人类只有通过大型对撞机才能发现规律。
随着现代粒子碰撞实验和理论的发展,主流物理学家达成了这样的认识:质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子由两个下夸克和一个上夸克组成,并且这些夸克具有不同的颜色。但是,要构造夸克理论的对称性,必须假设有六个夸克,其他夸克组合成许多其他粒子。
这些大量的粒子已经被宇宙射线观测或大型对撞机的发现所证实。除了由夸克组成的强子,还有轻子,轻子的数量几乎与强子相同,这些亚核粒子之间的相互作用需要相应的交换粒子来解释。
为了了解质子、中子和电子的性质,高能物理的标准理论发现了60多种粒子。从轻子、夸克和希格斯粒子的相互作用来看,规范场理论是描述亚原子世界最成功的物理框架。
无论是在计算能力上,还是在概念覆盖上,没有已知的实验是无法从标准模型推导出来的。换句话说,如果没有异常粒子,“规范场理论”就是粒子物理学的基石,相当于微观世界的“牛顿三大定律”,这是一个伟大的成就。
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