2010年12月5日星期日

理论物理已经完备了吗?(5)

人们普遍相信,本世纪五十年代和六十年代。弱的和强的核力不是可重正化的也就是说,需要进行无限数目的无限扣除才干使之有限。这样就遗留下无限个理论不能确定的有限余量。因为人们水远不能丈量所有这些无限个参量,所以这样的一种理论没有预言能力。然而,1971年杰拉德·特符夫特证明了电磁和弱相互作用的一个统一模型的确是可重正化的只要做有限个无限扣除。这个模型是早先由阿伯达斯·萨拉姆和史蒂芬·温伯格提出的萨拉姆—温伯格理论中,光子这个携带电磁相互作用的自旋为1粒子和三种其他自旋为1称为W+W-和Z°的伙伴相联合。人们预言,所有这四种粒子在非常高的能量下的行为都非常相似。然而,更低的能量下人们用所谓的自发对称破缺来解释如下事实,光子具有零静质量,而W+W-和Z°都具有大质量。该理论在低能下的预言和观测符合得十分好,这导致瑞典科学院在1979年把诺贝尔物理奖颁给萨拉姆、温伯格和谢尔登·格拉肖。格拉肖也建立了类似的理论。然而,因为我还没有足够高能量的粒子加速器,huepin能在由光子携带的电磁力以及由W+W-和Z°携带的弱力真正发生相互统一的范畴内检验理论,所以正如格拉肖自己评论的诺贝尔委员会这次实际上冒了相当大的风险。人们几年之内就会拥有足够强大的加速器,而大多数物理学家坚信,会证实萨拉姆—温伯格理论[10][10]作者注:事实上,1983年人们日内瓦的欧洲核子中心观测到W和Z粒子。1984年另一次诺贝尔奖颁给了卡拉·鲁比亚和西蒙·范德·米尔,领导的小组作了此发现。只有特符夫特失去了得奖机会。萨拉姆—温伯格理论的胜利诱使人们寻求强作用的类似的可重正化理论。人们相当早以前就意识到质子和诸如π介子的其他强子不能是真正的基本粒子,必需是其他叫做夸克的粒子的束缚态。这些粒子似乎具有古怪的性质:99427虽然它能在一颗强子内相当自由地运动,人们却发现得不到单独夸克自身。不是以三个一组地出现(如质子和中子)就是以包括夸克和反夸克的对出现(如π介子)为了解释这种现象,夸克被赋予一种称作色的特征。必需强调的这和我通常的色感无关,夸克太微小了不能用可见光看到仅是一个方便的名字。其思想是夸克带有三种色—红、绿和蓝—但是任何孤立的束缚态,譬如讲强子必须是无色的要么像是质子中是红、绿和蓝的组合,要么像在n介子中是红和反红、绿和反绿以及蓝和反蓝的混合。

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