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证实了的预言

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:胡夫特的发现,证实了该理论的自洽性,因而须认真对待。40余年后的今天由大量的与理论预言吻合的实验数据,建立了弱电统一理论,并已成为标准模型的一个重要组成部分。从某种意义上看,希格斯场滞碍了W粒子和Z粒子的速度,因为场给了它们质量。这是现代流行的标准模型的最大缺点,故寻找希格斯机制的证据,已成为当时粒子物理学的主要任务,准希格斯场已结合到关于宇宙演化的最新宇宙学理论之中。

1971年,乌德勒支大学的G·胡夫特发现,在弱电统一理论中希格斯机制还有别的重要作用,通过其附加的相互作用,可消除理论中的无意义的无限大值,而在别的情况下是办不到的。胡夫特的发现,证实了该理论的自洽性,因而须认真对待。40余年后的今天由大量的与理论预言吻合的实验数据,建立了弱电统一理论,并已成为标准模型的一个重要组成部分。

由于希格斯机制使得弱电统一理论十分成功,很明显,它是标准模型的关键部分。再者,在模型内,不仅给出了W粒子和Z粒子的质量,得到的夸克和轻子的质量也与实验数据相当吻合。

这些粒子之所以具有质量,是因它们跟希格斯场相互作用。粒子有多大质量,取决于它们跟希格斯场的作用强度。光子无质量,因它未跟希格斯场相互作用,而W粒子和Z粒子跟希格斯场有很强的相互作用,故其质量显得很大。从某种意义上看,希格斯场滞碍了W粒子和Z粒子的速度,因为场给了它们质量。

但在2013年之前,还有一个大问题尚在讨论中,即尚未见到希格斯场的实验证据。具体地说,没有发现哪怕是一个希格斯玻色子的踪影,而这是一个最起码的要求。这是现代流行的标准模型的最大缺点,故寻找希格斯机制的证据,已成为当时粒子物理学的主要任务,准希格斯场已结合到关于宇宙演化的最新宇宙学理论之中。

20世纪40年代后期,G·盖莫夫提出了起源于“热大爆炸”的宇宙一直在膨胀的学说。但在以后的几十年中,这一理论碰上了不少难题。具体地说,它无法解释微波背景(大爆炸的热所留下的辐射)像测量所显示的那样,均匀地遍布于宇宙,而其平滑度仅10-5的差异。如此平滑,意味着我们今天观察到的整个宇宙,在辐射不再跟原始物质保持平衡时(约在大爆炸后30万年),必处于相同的温度。而这又意味着,整个观察宇宙在此时必保持着密近的热接触。但从测得的宇宙膨胀速率我们了解到,当我们从两个相反方向望天空时,我们看到的两个空域相隔甚远,在大爆炸后30万年时,它们彼此是无法联系的,即使以光速通信也如此。那么它们是如何保持在同一温度上的呢?

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