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发现上帝粒子

北京科技大学张亚九

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Background

物理学的终极研究目的，是获得一种理论，运

用这种理论可以解释世界上所有的物理现象。即

寻找到一种“万有理论〞-Atheoryofeverything.

到上个世纪，人们发现世界上的相互作用归结

起来只有四种:

万有引力、强相互作用、弱相互作用和电磁力.

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对称性破缺与标准模型

如果将描述强相互作

用的理论和描述电弱理

论进行统一我们就获得

一种统一了三种相互作

用的模型即标准模型。

而这建立在基于对称性

破缺的机制上的南部歌

德斯通定理上

2024/10/7整理ppt

•如何理解标准模型所描述的世界呢？

•普通物质由第一代粒子组成，二代三代的

粒子第二及第三代粒子只能在宇宙射线或

是高能实验中制造出来，而且会在短时间

内衰变成第一代粒子。把这些粒子排列成

三代是因为每一代的四种粒子与另一代相

对应的四种粒子的性质几乎一样，唯一的

分别就是它们的质量。而波色子们那么是

用来传递相互作用的。

一代粒子们所组成的物质

传递相互作用的玻色子

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标准玻色子

•由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在标准变换

中都不变，所以这些中介玻色子就被称为标准玻

色子。标准模型所包含的玻色子有：

•胶子-强相互作用的媒介粒子，自旋为1，有8

种

•光子-电磁相互作用的媒介粒子，自旋为1，只

有1种

•W及Z玻色子-弱相互作用的媒介粒子，自旋为

1，有3种

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问题

•标准不变性导致标准玻色子在数学上被描述为无

质量粒子的场方程。因此在单纯的理论中，标准

玻色子应当是无质量的Goldstone粒子，相互作用

应当是长程的。

•这一观点和弱相互作用是短程力的实验结果相矛

盾，因此需要更深入的理论见解。

•由此可见正确解决这种问题是这种理论生死存亡

的关键。

我们中有些人是有质量的，

为什么你们说我没质量，

这不科学。

？

波色子

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其他物理学家的奉献

•为消除歌德斯通粒子的存在物理学家进行

不倦的探索。首先人们认为是否有可能是

斯通定理错了，然而格拉肖运用至少三种

方法证明了斯通定理的正确性。美国哈佛

大学的许温格提出第一个突破口定域对称

性破缺和整体对称性破缺可能是两个不同

的情况,他指出超导是对称性破缺的粒子，

然而并不出现零质量粒子，因此戈德斯通

定理有例外。

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希格斯的“老三篇〞

第一篇文章，希格斯证明，在被称为标准不变性的一

8种微妙对称性形式引入之后，戈德斯通等人在证明中

所做的某些假设不再成立。对称性自发破缺理论并没

有障碍。

第二篇论文中尝试把对称性自发破缺应用到电动力学

上发现其中存在一种有质量且自旋为1的粒子，他能

够传递相互作