你知道“宇稱對(duì)稱性”嗎?它可能是新的物理學(xué)方向!
據(jù)國外媒體報(bào)道,粒子物理學(xué)研究迫切需要升級(jí),而物理學(xué)家手頭正好有這樣一個(gè)問題:一些粒子和力在鏡像中可能變得很不一樣,這一問題本身就使所謂的標(biāo)準(zhǔn)模型陷入混亂。 當(dāng)宇宙中的亞原子粒子轉(zhuǎn)化為鏡像時(shí),它們之間幾乎所有的基本反應(yīng)看起來都是一樣的,這種鏡像被稱為宇稱,被認(rèn)為是對(duì)稱的,或者按物理學(xué)的說法,具有宇稱對(duì)稱性。 然而,并不是所有粒子都遵循這一規(guī)則,例如,我們知道,涉及弱核力(弱相互作用)——本身因?yàn)橹T多原因而顯得十分奇異——的反應(yīng)就違反了宇稱對(duì)稱性,因此,可以合乎情理地推測(cè),量子世界中的其他力和粒子也可能破壞這種對(duì)稱性。 物理學(xué)家對(duì)這些理論上會(huì)違反宇稱對(duì)稱性的反應(yīng)很感興趣,因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)為我們指明新的物理學(xué)方向,幫助我們超越粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。在粒子物理學(xué)中,標(biāo)準(zhǔn)模型是對(duì)所有亞原子事物的總結(jié),是描述強(qiáng)核力(強(qiáng)相互作用)、弱核力和電磁力這三種基本相互作用及組成所有物質(zhì)基本粒子的理論。到目前為止,幾乎所有對(duì)這三種力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都符合標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測(cè)。 不幸的是,我們似乎永遠(yuǎn)不會(huì)在粒子加速器和實(shí)驗(yàn)室中看到奇怪的宇稱違背反應(yīng),這種相互作用非常罕見,而且很微弱,目前的儀器還無法探測(cè)到。 不過,也有一些罕見的例外。 ![]() 位于日內(nèi)瓦附近的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)是世界上最大的粒子加速器,那里的研究人員一直在尋找這些罕見的相互作用,到目前為止,研究人員還沒有獲得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,但即使這樣的結(jié)果也能帶來啟發(fā)。否定的結(jié)果有助于剔除毫無結(jié)果的假設(shè),讓物理學(xué)家能夠?qū)W⒂趯ふ腋邢M男挛锢矸椒ā?span style="display:none"> laA3v3* 對(duì)稱性是物理學(xué)中最重要的概念之一。 你甚至可以說,物理學(xué)家的工作就是在尋找對(duì)稱性,對(duì)稱性揭示了支配現(xiàn)實(shí)最內(nèi)在運(yùn)作的自然基本法則,這可是個(gè)大問題。 那么,什么是對(duì)稱性呢?對(duì)稱性意味著,如果你改變某個(gè)過程或相互作用中的一個(gè)元素,這個(gè)過程保持不變,則在物理學(xué)上關(guān)于這一改變的過程是對(duì)稱的。這里可能有點(diǎn)模糊,因?yàn)橛性S多不同的對(duì)稱性,例如,有時(shí)可以改變粒子電荷的符號(hào),有時(shí)可以觀察過程在時(shí)間上向前或向后,有時(shí)還可以運(yùn)行某個(gè)過程的鏡像版本。 最后一個(gè),在鏡像中觀察某個(gè)過程,即稱為宇稱對(duì)稱性。物理學(xué)中,大多數(shù)亞原子間的相互作用,無論發(fā)生在你面前還是在鏡像中,都會(huì)得到完全相同的結(jié)果,但是,有些相互作用違反了這種對(duì)稱性,比如弱核力,尤其是涉及到產(chǎn)生中微子的弱核力過程。 |