说说希格斯玻色子和标准模型

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/25 21:46:34


要谈希格斯玻色子,必然是要说说标准模型的,对标准模型有一个大概的认识就能解释坛子里不少朋友的问题!

在量子登上历史舞台后,量子力学的发展可谓是全面开花,与相对论分庭抗礼,这两者也成为了现代物理学的两大支柱。
量子力学的发展历尽坎坷,却越来越壮大,每一次的质疑都让这个理论更加强大。
与相对论不同,量子理论到现在为止也根本说不上完备,他的发展空间还是异常的巨大,以量子力学为基础的学科也是百花齐放,原子物理学、核物理学、粒子物理学等都在各自的领域内争奇斗艳。

非相对论的量子场论主要应用于凝聚态物理学(比如用来描述超导的BCS理论)

相对论化的量子场论主要是面向粒子物理学,这个庞大的理论包括:量子电动力学、量子色动力学、GWS(弱电统一量子规范理论)、希格斯机制等!这个理论描述了4中基本相互作用中的3种,即:强相互作用(维持原子核稳定)、弱相互作用(造成原子衰变)、电磁力。但是不包括引力。

标准模型就是基于相对论化量子场论之上的用来描述三种基本力和所有物质基本粒子的理论。(同样不包括引力)

所以说标准模型只是现有物理理论中的一小部分,是量子力学这颗大树上的一个枝丫。

标准模型中的基本粒子

1.费米子(包括夸克和轻子,一共24种)
        夸克(12种,因为打不出来反夸克的符号,就只用中文名字了)
        第一代:上夸克 下夸克 反上夸克 反下夸克
        第二代:奇异夸克 魅夸克 反奇异夸克 反魅夸克
        第三代:底夸克 顶夸克 反底夸克 反顶夸反
        轻子(12种)
        第一代:电子 电子中微子 反电子 反电子中微子
        第二代:μ子 μ子中微子 反μ子 反μ子中微子
        第三代:τ子 τ子中微子 反τ子 反τ子中微子
玻色子:(13种)
        规范玻色子:W和Z玻色子(W+,W-,Z0,共3种),光子,胶子(8种)
        非规范玻色子:希格斯玻色子

看起来是不是距离媒体上说的62种少很多? 其实关键问题是夸克,夸克不算反粒子有6种(6种味),但是夸克还有一个色属性,色属性一共有3种,这样算上不同色的夸克,就有18种,加上其反粒子(反夸克的色是原夸克的反色)一共36种

这样加起来:夸克36+轻子12+玻色子13=61

这是也我比较迷惑的地方,根据我的认知,我只知道有61种基本粒子,其中60种已经被证实(8种胶子是间接证实),只剩下希格斯玻色子!

标准模型是一直在发展的,到现在为止发现了3代的费米子,在标准模型的体系下,还是可能继续发现新的基本粒子的(扩展标准模型),超弦理论和标准模型结合的非常好,但在超弦理论中是可以无限拓展标准模型中基本粒子的数量。


在其他的量子理论中,还预言了大量的不在标准模型框架内的基本粒子(上百种)
其中引力子就是一个,(标准模型不包含引力理论所以不存在引力子,希格斯玻色子最重要的是解释对称破缺)

其他理论预言的粒子举例

超对称理论(这个理论和弦理论结合后产生的超弦理论)预测,每个标准模型中的粒子都存在一个与其对应,自旋差1/2的超对称粒子(差不多就相当于费米子变玻色子,玻色子变费米子)

非常著名的磁单极子

有趣的快子(速度永远高于光速,静质量数虚数)

这个说起来就太多了,而且也没什么趣味,就不罗列了,有兴趣的自己去搜搜看!

以上是借着脑子清醒写写,有什么不对的地方欢迎指正交流!

要谈希格斯玻色子,必然是要说说标准模型的,对标准模型有一个大概的认识就能解释坛子里不少朋友的问题!

在量子登上历史舞台后,量子力学的发展可谓是全面开花,与相对论分庭抗礼,这两者也成为了现代物理学的两大支柱。
量子力学的发展历尽坎坷,却越来越壮大,每一次的质疑都让这个理论更加强大。
与相对论不同,量子理论到现在为止也根本说不上完备,他的发展空间还是异常的巨大,以量子力学为基础的学科也是百花齐放,原子物理学、核物理学、粒子物理学等都在各自的领域内争奇斗艳。

非相对论的量子场论主要应用于凝聚态物理学(比如用来描述超导的BCS理论)

相对论化的量子场论主要是面向粒子物理学,这个庞大的理论包括:量子电动力学、量子色动力学、GWS(弱电统一量子规范理论)、希格斯机制等!这个理论描述了4中基本相互作用中的3种,即:强相互作用(维持原子核稳定)、弱相互作用(造成原子衰变)、电磁力。但是不包括引力。

标准模型就是基于相对论化量子场论之上的用来描述三种基本力和所有物质基本粒子的理论。(同样不包括引力)

所以说标准模型只是现有物理理论中的一小部分,是量子力学这颗大树上的一个枝丫。

标准模型中的基本粒子

1.费米子(包括夸克和轻子,一共24种)
        夸克(12种,因为打不出来反夸克的符号,就只用中文名字了)
        第一代:上夸克 下夸克 反上夸克 反下夸克
        第二代:奇异夸克 魅夸克 反奇异夸克 反魅夸克
        第三代:底夸克 顶夸克 反底夸克 反顶夸反
        轻子(12种)
        第一代:电子 电子中微子 反电子 反电子中微子
        第二代:μ子 μ子中微子 反μ子 反μ子中微子
        第三代:τ子 τ子中微子 反τ子 反τ子中微子
玻色子:(13种)
        规范玻色子:W和Z玻色子(W+,W-,Z0,共3种),光子,胶子(8种)
        非规范玻色子:希格斯玻色子

看起来是不是距离媒体上说的62种少很多? 其实关键问题是夸克,夸克不算反粒子有6种(6种味),但是夸克还有一个色属性,色属性一共有3种,这样算上不同色的夸克,就有18种,加上其反粒子(反夸克的色是原夸克的反色)一共36种

这样加起来:夸克36+轻子12+玻色子13=61

这是也我比较迷惑的地方,根据我的认知,我只知道有61种基本粒子,其中60种已经被证实(8种胶子是间接证实),只剩下希格斯玻色子!

标准模型是一直在发展的,到现在为止发现了3代的费米子,在标准模型的体系下,还是可能继续发现新的基本粒子的(扩展标准模型),超弦理论和标准模型结合的非常好,但在超弦理论中是可以无限拓展标准模型中基本粒子的数量。


在其他的量子理论中,还预言了大量的不在标准模型框架内的基本粒子(上百种)
其中引力子就是一个,(标准模型不包含引力理论所以不存在引力子,希格斯玻色子最重要的是解释对称破缺)

其他理论预言的粒子举例

超对称理论(这个理论和弦理论结合后产生的超弦理论)预测,每个标准模型中的粒子都存在一个与其对应,自旋差1/2的超对称粒子(差不多就相当于费米子变玻色子,玻色子变费米子)

非常著名的磁单极子

有趣的快子(速度永远高于光速,静质量数虚数)

这个说起来就太多了,而且也没什么趣味,就不罗列了,有兴趣的自己去搜搜看!

以上是借着脑子清醒写写,有什么不对的地方欢迎指正交流!
太极图,阴阳,黑白,正反


quark也是间接证实(著名的夸克禁闭),gluon的3-jet算是间接证实么?毕竟PETRA"看到"了啊

quark也是间接证实(著名的夸克禁闭),gluon的3-jet算是间接证实么?毕竟PETRA"看到"了啊
QGP 发表于 2012-7-7 23:01
quark也是间接证实(著名的夸克禁闭),gluon的3-jet算是间接证实么?毕竟PETRA"看到"了啊
1968年SLAC做出深度非弹性散射实验 现在夸克的六种味已经全部被加速器实验所观测到,1995年在费米实验室被观测到的顶夸克是最后发现和证实的一种
所以夸克不是间接证实,是直接证实
QGP 发表于 2012-7-7 23:01
quark也是间接证实(著名的夸克禁闭),gluon的3-jet算是间接证实么?毕竟PETRA"看到"了啊
说胶子是间接证实,主要是实验只是证实了胶子的存在,但是没有深入到8种胶子。从这个角度来说,18种夸克也算是间接证明,但至少有6中夸克是被直接证明的

植物人 发表于 2012-7-8 00:13
1968年SLAC做出深度非弹性散射实验 现在夸克的六种味已经全部被加速器实验所观测到,1995年在费米实验室被 ...


当时的DIS实验看到的是存在点结构---scaling-invariance,这仍然是间接的,因为它从来没有以渐进态出现(就是前面所说的紧闭),所以也谈不上直接证实
--------------------------------
实验上直接的手段要么是直接云室;用不变质量分布重建得到的算直接看到么?
植物人 发表于 2012-7-8 00:13
1968年SLAC做出深度非弹性散射实验 现在夸克的六种味已经全部被加速器实验所观测到,1995年在费米实验室被 ...


当时的DIS实验看到的是存在点结构---scaling-invariance,这仍然是间接的,因为它从来没有以渐进态出现(就是前面所说的紧闭),所以也谈不上直接证实
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实验上直接的手段要么是直接云室;用不变质量分布重建得到的算直接看到么?

植物人 发表于 2012-7-8 00:22
说胶子是间接证实,主要是实验只是证实了胶子的存在,但是没有深入到8种胶子。从这个角度来说,18种夸克也 ...


以渐进态为标准,夸克胶子都没有直接看到,因为有qcd禁闭.比如c-quark,实际看到的是j/psi介子,一堆D介子,b实际看到的是upsilon介子,B介子,t连束缚态都没有,靠的是特征道:dilepton, lepton+jets, 4-jets
,----------------------------------------------------------------------------------------------
quark的色自由度个数的一个证据是e^+e^-到强子末态与e^+e^-到重轻子对末态的截面比,这个算间接
植物人 发表于 2012-7-8 00:22
说胶子是间接证实,主要是实验只是证实了胶子的存在,但是没有深入到8种胶子。从这个角度来说,18种夸克也 ...


以渐进态为标准,夸克胶子都没有直接看到,因为有qcd禁闭.比如c-quark,实际看到的是j/psi介子,一堆D介子,b实际看到的是upsilon介子,B介子,t连束缚态都没有,靠的是特征道:dilepton, lepton+jets, 4-jets
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quark的色自由度个数的一个证据是e^+e^-到强子末态与e^+e^-到重轻子对末态的截面比,这个算间接
外行提两个小问题吧

1. 我做核磁共振的时候,知道原子核内比如有2个中子3个质子,核的自旋就是5/2,就是把质子中子的自旋都加起来,那为什么3个夸克结合成中子或质子,自旋还是1/2
2. 每一种轻子对应一种中微子,有什么一一对应的关系?
QGP 发表于 2012-7-8 08:44
以渐进态为标准,夸克胶子都没有直接看到,因为有qcd禁闭.比如c-quark,实际看到的是j/psi介子,一堆D介子, ...
感谢指正,你的说法要严谨的多!  
camlost 发表于 2012-7-8 11:31
外行提两个小问题吧

1. 我做核磁共振的时候,知道原子核内比如有2个中子3个质子,核的自旋就是5/2,就是 ...
1.子和质子都是3个夸克构成,中子是udd,质子是uud,其中都有两个相同的夸克,泡利不允许同一系统内的费米子有相同的量子态,这就要求两个相同的夸克必须取相反的自旋方向,在整个系统内抵消了,所以中子和质子的自旋都是1/2.
原子核的自旋指的是原子核的总角动量,这个值是由中子的轨道角动量和自旋角动量,质子的轨道角动量和自旋角动量计算出来的,这4个角动量耦合成原子核的总角动量。会有多个可能值。其中 总角动量量子数为 3/2 的态是基态。
2.他们就是一一对应的关系,就好象上夸克和下夸克一一对应一样!

每代基本粒子可以形成一整套完整的体系,第一代(上下夸克,电子,电子中微子)是构成我们所感受到的世界的绝大部分。
植物人 发表于 2012-7-8 13:22
1.子和质子都是3个夸克构成,中子是udd,质子是uud,其中都有两个相同的夸克,泡利不允许同一系统内的费米 ...
大概看明白了,我再问一个外行问题:“同一系统”是什么含义,范围多大
你研究的范围多大,这个同一系统就多大
camlost 发表于 2012-7-8 13:29
大概看明白了,我再问一个外行问题:“同一系统”是什么含义,范围多大
你研究的范围多大,这个同一系统就多大!