Re: [問卦] 有沒有上帝粒子 希格斯玻色子的八卦???

[ll35566 ( 東健哥)]

我們在談論希格斯粒子之前

先來談談一些物理上的概念

在現今的物理學裡面 到底什麼是粒子?

而我們用怎樣的理論去描述現今的粒子物理學呢?

================================================================

在現在物理物理學的概念裡面

所謂的粒子 是一種場的凝聚 一顆顆的粒子 在場的量子化之下

從真空中被創造出來 而場 就是那種東西 那種大家所熟悉的

存在於空間各處 像是乙太般鬼魅存在的一種物理客體

如果你覺得太抽象的話 不訪想像光子跟電磁場的關係

而我們的空間之中 存在的場 不只電磁場 每一種粒子

就有她所對應的場




標準模型是什麼呢?

你可以這樣想像，我們有四種交互作用

強交互作用 弱交互作用 電磁交互作用 重力

其中 標準模型把強交互作用 弱交互作用 電磁交互作用

涵蓋在一個模型架構裡面 而他是使用了量子場論的語言範疇

也就是說 標準模型是一個用量子場論來描寫這三種作用力的模型



我們在這一個標準模型裡面 有許許多多的對稱性

而物理學裡面通常習慣以群論的語言來描寫這些對稱性

而強 弱 電磁 交互作用 其實是因為這裡面的對稱性所造成的

這些對稱性 我們稱他們叫做規範群

而傳遞這些交互作用的粒子 叫做規範波塞子

那我們到底有哪粒子呢?

大家都應該在化學課的時候聽過 分子 原子吧!

然後我們又可以分出 中子 質子 電子 等等


其中 中子 質子 我們會把他歸納成強子

因為它們內部是透過強作用力黏起來的

而電子 或者微中子 我們會把他歸納成輕子


強子還可以根據自旋 分成整數的重子 跟半整數的介子

但是這些強子  都是更小的夸克所組成的 而夸克本身

是標準模型裡面的基本粒子了


基本粒子列表

╔══╗╔═════╦═════╦═════╦══╗       ╔═════╗
║    ║║     u    ║     c    ║     t    ║電荷║       ║     γ   ║
║ 夸 ║║  上夸克  ║  魅夸克  ║  頂夸克  ║ 2/3║       ║   光子   ║
║    ║║  2.4MeV  ║ 1.27GeV  ║  171.2GeV║    ║       ║    0     ║
║ 克 ║╚═════╩═════╩═════╩══╝       ╠═════╣
║    ║╔═════╦═════╦═════╦══╗       ║     g    ║
║    ║║     d    ║     s    ║     b    ║電荷║       ║   膠子   ║
║    ║║  下夸克  ║  奇夸克  ║  底夸克  ║-1/3║       ║          ║
║    ║║  4.8MeV  ║  101MeV  ║   4.2GeV ║    ║       ╠═════╣
╚══╝╚═════╩═════╩═════╩══╝       ║     0    ║
            第一代       第二代     第三代                 ║    Z     ║
╔══╗╔═════╦═════╦═════╦══╗       ║ 91.2GeV  ║
║    ║║   νe    ║   νμ   ║    ντ  ║電荷║       ╠═════╬═╗
║ 輕 ║║電子微中子║μ子微中子║τ子微中子║  0 ║       ║      ±   電 ║
║    ║║ <2.2eV   ║  <0.17MeV║ <15.5MeV ║    ║       ║     W     荷 ║
║    ║╚═════╩═════╩═════╩══╝       ║  80.4GeV  ±1║
║ 子 ║╔═════╦═════╦═════╦══╗       ╠═════╬═╝
║    ║║     e    ║     μ   ║     τ   ║電荷║       ║    自旋 1║
║    ║║   電子   ║    μ子  ║    τ子  ║ -1 ║       ╚═════╝
║    ║║ 0.511MeV ║ 105.7MeV ║  1.777GeV║    ║
╚══╝╚═════╩═════╩═════╩══╝          Higgs ???
            第一代       第二代     第三代                     自旋0

╔════════════════════════╗       ╔═════╗
║               費米子 自旋 1/2                  ║       ║  波色子  ║
╚════════════════════════╝       ╚═════╝


大家注意到這張圖 一般來說 夸克本身還會帶有顏色

而它們透過交換膠子改變顏色把自己黏起來 成為強子

這就是強作用力的部分



而大家看到u c t夸克帶2/3的電荷 而d s b帶-1/3的電荷


而下面的微中子 跟他們所屬的"電子"之間 也差了1的電量
                                    ±
事實上 弱作用力是透過放出或吸收一顆W  粒子

來交互作用的(事實上還有Z)

比如說像下面這張beta decay的圖
 ╭ u   ───────→────────→───────── u ╮
n│ d   ───────→────────→───────── d │ p
 ╰ d   ───────→───────┬→───────── u ╯
                                       ╲                -
                                       - ╲             e
                                      w    ↘        ／
                                             ╲    ↗
                                               ╲／
                                                 ╲
                                                   ↖
                                                     ╲ ╴
                                                        ν





而電磁交互作用本身是只要有帶電的粒子 就會放出一顆光子

再跟其他粒子交換光子來作用的


======================================================



但是 在很久很久以前

我們所有的粒子 都是沒有質量的

而我們原先的規範對稱裡面

有一部分叫做 SU(2)╳U(1)
               L     Y

而我們有一個雙重態的複數波塞子場(4種粒子)

她有個位能

後來宇宙慢慢冷卻之後 他就把位能落在某點上面了

原先可以在這種四維空間中有任意對稱的粒子 一下子只剩下一維的對稱性

所以原先的四種波塞子 就只剩下一種了
                        ±  0
而那三種對稱性 就被吃到W 跟Z 上面 而使了他們有了質量

而也使得他們失去了以光速行進的能力

這種對稱破壞 導致了原先我們有四種光速行進的粒子變成了只剩下一種

而那就是光子

而剩下的費米子 就以一種叫做湯川耦合的方式去產生質量








而剩下的那一種波塞子(非規範波塞子 就是希格斯粒子)

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