Глава 746. Объединение сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории 1 •
В то время как физическое сообщество скорбело о кончине великого ученого.
С другой стороны, Цзиньлин.
В комплексе вилл у подножия горы Цзыцзинь Сюй Чуань заперся в своем кабинете, сосредоточенно изучая математическое объединение сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий.
В рукописи, которую прислал ему профессор Хиггс, были некоторые идеи и направления, которых он раньше не видел и о которых не думал.
Если идти по этим точкам, то нельзя сказать, что сильное и электрослабое взаимодействия обязательно будут объединены, но пройти еще некоторое расстояние по этому пути, вероятно, не составит труда.
На сегодняшний день человечество осознало 4 основных вида взаимодействия в природе.
Это гравитация, электромагнитная сила, слабая сила и сильная сила.
Сила действия этих четырех сил сильно различается, и диапазон действия тоже разный.
Если использовать безразмерную константу связи для представления величины силы, то константа связи сильной силы в 100 раз больше, чем у электромагнитной силы, в 10 раз больше, чем у слабой силы, и достигает астрономического числа 10 по сравнению с гравитацией.
Гравитация и электромагнитная сила - это дальнодействующие силы, а слабая и сильная силы - короткодействующие, действующие на расстояниях 10 м и 10 м соответственно.
Хотя свойства этих четырех сил совершенно разные, но в физике все они описываются теорией поля, и их объединение, естественно, также является объединением в методе описания теории поля.
В квантовой теории поля, как и электромагнитное взаимодействие, сильная сила, которая связывает протоны и нейтроны в атомном ядре, и слабая сила, которая вызывает процесс β-распада в нуклонах, являются калибровочными взаимодействиями, и они удовлетворяют своим собственным калибровочным симметриям.
А математически все четыре силы описываются калибровочными группами. Поэтому калибровочная симметрия играет важную роль в поиске квантовой теории различных взаимодействий в природе и попытках объединения сил.
После вступления в XXI век теория электрослабого объединения и квантовая хромодинамика (КХД), описывающая сильное взаимодействие, вместе составляют Стандартную модель физики элементарных частиц.
С точки зрения физики элементарных частиц, Стандартную модель можно назвать самой успешной теорией в истории физики.
Однако, соответственно, у Стандартной модели есть и много недостатков.
Самый большой недостаток, естественно, был указан одним из ее создателей, Вайнбергом: "Стандартная модель не может объединить гравитацию, ее описание гравитации имеет непреодолимые математические препятствия".
Но для современного физического сообщества этот момент на самом деле можно временно отложить в сторону.
Очень просто, потому что какова природа гравитации - это вопрос, который обсуждается уже более ста лет, и до сих пор физическое сообщество не смогло дать точный ответ на природу гравитации.
В настоящее время основная точка зрения физического сообщества - это объяснение, предложенное Эйнштейном: природа гравитации - это искривление пространства-времени.
Кроме того, есть еще закон всемирного тяготения, предложенный Ньютоном, и точка зрения квантовой механики о том, что гравитация вызвана обменом гравитонами между двумя частицами.
Но какова природа гравитации до сих пор, точного ответа нет.
Поэтому, пока природа гравитации не будет конкретизирована, невозможно объединить ее в Стандартную модель, или, другими словами, создать новую модель, которая объединит гравитацию, - это невозможно.
И если отбросить гравитацию, которая имеет трудноразрешимые математические препятствия, то самым большим недостатком в Стандартной модели, естественно, станет объединение сильного ядерного взаимодействия со слабым ядерным взаимодействием и электромагнитной силой.
В этом отношении Стандартная модель уже дала физический ответ.
Теория электрослабого объединения и квантовая хромодинамика объединены в Стандартной модели, и фермионы и бозоны соединены с помощью калибровочной теории поля для описания сил между фермионами.
Проще говоря, калибровочное преобразование калибровочных бозонов можно точно описать с помощью унитарной группы, называемой "калибровочной группой".
А калибровочная группа сильного взаимодействия - это SU(3), а калибровочная группа электрослабого взаимодействия - это SU(2)xU(1). Поэтому Стандартная модель также называется SU(3)xSU(2)xU(1).
Но, к сожалению, даже если квантовая теория объединила сильное ядерное взаимодействие и электрослабую теорию, то, как завершить эту работу математически, все еще остается недостижимой идеей.
Как физик, Сюй Чуань никогда не прекращал исследования объединения сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории в обеих жизнях.
И даже так, даже если он уже стоял на вершине физического сообщества, у него все еще не было много идей о том, как объединить эти два взаимодействия.
Хотя математика, которую он изучал в этой жизни, принесла ему много славы и решила много проблем, таких как гипотеза Ходжа и уравнения Навье-Стокса, эти проблемы тысячелетия, но, похоже, она не очень помогла ему преодолеть границы, которые он когда-то имел на переднем крае физики.
Это заставило его в последние два года, когда он изучал объединение трех сил, почувствовать, что математика, похоже, не очень полезна в этом отношении, и у него возникли некоторые сомнения в том, сможет ли высшая математика действительно помочь ему найти истинный путь до эксперимента.
Эта мысль наполняла его разум в последние два года, и это одна из причин, по которой он не очень-то возвращался в область математики после того, как решил проблему существования и щели масс Янга-Миллса.
Если бы он сказал это, его, возможно, раскритиковали бы, и, возможно, еще больше людей подумали бы, что он хвастается.
В конце концов, после проблемы существования и щели масс Янга-Миллса он решил слабую гипотезу Римана, самую сложную проблему в аналитической теории чисел.
Однако реальная ситуация такова, как и его мысли, исследование слабой гипотезы Римана на самом деле было вдохновением, которое он случайно получил в процессе изучения моста Эйнштейна-Розена.
И причина, по которой он хотел изучать мост Эйнштейна-Розена, заключалась не только в том, что концепция червоточин привлекательна, но и в том, что он хотел доказать, что его первоначальный выбор не был ошибочным.
Математика имеет прорывную помощь в исследованиях высшей физики.
Теперь он, возможно, сможет ответить на этот вопрос!
В кабинете Сюй Чуань уставился на рукопись перед собой и невольно пробормотал:
"Как известно, в квантовой теории поля сила взаимодействия зависит от массы частиц-посредников и константы связи. А масса возникает из-за спонтанного нарушения симметрии; константа связи - это число, которое появляется в основных уравнениях теории и характеризует интенсивность испускания и поглощения частиц-посредников в реакции."
"С точки зрения уровня энергии нарушения электрослабой симметрии, суперсимметрия предоставляет рамки, которые могут описывать фермионы и бозоны. Она добавляет к обычному четырехмерному пространству-времени еще одно четырехмерное суперпространство, чтобы вместить необычные геометрические свойства фермионов."
"Тогда при нарушении сильного ядерного взаимодействия ключ заключается в асимптотической свободе кварков."
"..."
Те знания в его памяти, которые он не мог забыть, в этот момент собрались в маленькие ручейки, текущие по возвышенностям физики к конечному пункту назначения, собираясь по капле под стенами города, штурмуя святое место этого здания физики.
Как раз в то время, когда Сюй Чуань уединился, изучая объединение сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории, на третий день на его мобильный телефон поступил звонок.
Хотя, когда он изучал какой-то вопрос, его телефон переключался в рабочий режим, чтобы заблокировать большинство звонков.
Но, учитывая некоторые чрезвычайные ситуации, некоторые родственники и друзья все же были помещены в белый список.
Для этих родственников и друзей, если они позвонят два раза подряд, то звонок пройдет проверку рабочего режима и попадет в его поле зрения.
Взяв телефон, лежавший в углу стола, Сюй Чуань посмотрел на определитель номера, звонил Эдвард Виттен.
"Алло, наставник, что-то случилось?"
В телефоне голос Эдварда Виттена передавался с другого конца Земли.
Для физического сообщества профессор Хиггс, можно сказать, был одним из самых влиятельных ученых в современной теоретической физике и физике элементарных частиц, и его кончина - большая потеря для академического сообщества и всего мира.
И учитывая влияние профессора Хиггса, его альма-матер, Эдинбургский университет, посоветовавшись с его ближайшими родственниками, решил провести траурную церемонию в Эдинбургском университете.
Среди приглашенных ученых, естественно, был и самый молодой лауреат Нобелевской премии Сюй Чуань, но когда административный персонал Эдинбургского университета определился, он уже вошел в режим исследования, и его телефон был переведен в рабочий режим, поэтому он, естественно, не мог получить сообщение от другой стороны.
Поэтому Эдинбургский университет связался с бывшим наставником Сюй Чуаня, Эдвардом Виттеном из Принстона, надеясь, что он сможет помочь передать сообщение и узнать, приедет ли он на траурную церемонию.
Услышав вопрос Виттена, Сюй Чуань замолчал.
Честно говоря, он должен был присутствовать на этой траурной церемонии.
Хотя профессор Хиггс не был его официальным наставником, но в прошлой жизни в области физики элементарных частиц и физики высоких энергий его знания были переданы ему полностью, и он мог быть настоящим наставником.
А в этой жизни, когда они даже не встречались, он решил оставить ему свои размышления о теории сильного и электрослабого объединения, темной материи, гравитации, мосте Эйнштейна-Розена (червоточинах).
Это бесценное богатство, которое невозможно измерить деньгами, и, возможно, оно даже никогда не публиковалось.
Если бы профессор Хиггс оставил его потомкам или другим ученым, то вполне возможно, что на его основе появился бы ученый с большим именем.
Но он все равно отправил его ему за тысячи миль.
Этот долг уже невозможно вернуть лично.
И на траурную церемонию профессора Хиггса он должен был пойти.
Однако...
Размышляя о тех неприятностях в своей голове, Сюй Чуань вздохнул, помолчал и с трудом сказал: "Извините, наставник, боюсь, мне будет трудно выбраться".
"Я могу только организовать, чтобы кто-то, кто может представлять меня, поехал на траурную церемонию, мне очень жаль".
Эдвард Виттен кивнул и сказал: "Да, я понимаю".
Хотя академическое сообщество далеко от тех грязных дел, это не значит, что Виттен не знает об этих вещах.
Иногда быть слишком гениальным - это тоже несчастье.
Но, к счастью, его ученик родился в стране, которая имеет достаточно возможностей, чтобы защитить его. Иначе с его сегодняшними достижениями он либо иммигрировал бы и стал талантом другой страны, либо...
Вздохнув, Виттен не стал много думать и сменил тему: "Кстати, как продвигается строительство CRHPC?"
Глядя на рукопись перед собой, Сюй Чуань, не задумываясь, ответил: "Сейчас уже ведутся завершающие работы, по оценкам, в сентябре этого года строительство будет завершено, и начнутся официальные испытания".
Услышав это, Виттен удивился и сказал: "Если я не ошибаюсь, строительство вашего CRHPC официально началось только в позапрошлом году? Прошло всего два с лишним года, и он уже почти готов?"
Почувствовав удивление в словах Виттена, Сюй Чуань улыбнулся и с гордостью сказал: "Китай - сильная страна, и это страна с самой редкой способностью к мобилизации, завершить строительство коллайдера CRHPC за два с лишним года - это не невозможно".
"Но это все равно невероятно!"
Виттен вздохнул и продолжил: "Я думал, что вы сильно отстанете от графика CERN, но теперь, похоже, вы отстаете максимум на три месяца".
Услышав вздох Виттена, Сюй Чуань поднял брови, немного удивленный.
"Наставник, вы говорите, что модернизация LHC будет завершена в июне?"
С тех пор как отношения с CERN испортились, при поддержке США Европейский центр ядерных исследований начал соревнование с Китаем в области физики элементарных частиц и физики высоких энергий.
Модернизация LHC началась раньше, чем в Китае, в попытке первыми начать поиск стерильных нейтрино и темной материи с помощью модернизированного LHC высокой яркости.
Но, учитывая характер европейцев и США, завершить модернизацию LHC в короткие сроки будет очень сложно.
Ведь в прошлый раз модернизация LHC заняла более двух лет, и это при том, что сверхпроводящие трубы и некоторые детекторы не были затронуты.
А на этот раз, когда нужно модернизировать сверхпроводящие трубы, ускорительный комплекс, детекторы и даже суперкомпьютеры, трудно сказать, сколько времени это займет.
Ведь по мере дальнейшего спада экономики США, в ее ситуации, она может в любой момент прекратить финансирование модернизации LHC и переложить эту проблему на Европу.
Но теперь, похоже, что из-за того, что Китай загнал их в угол в области управляемого ядерного синтеза и космонавтики, Белоголовый орлан стиснул зубы и настоял на модернизации LHC, и прогресс довольно оптимистичен.
Виттен кивнул и сказал: "Да, судя по последней пресс-конференции CERN, они ожидают завершить модернизацию LHC до июня, когда начнется дальнейшее исследование стерильных нейтрино и темной материи".
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Тогда поздравляю их".
Виттен с любопытством спросил: "Ты не беспокоишься, что CERN первым подтвердит стерильные нейтрино и темную материю?"
Для физического сообщества, после того как в 12 году была обнаружена частица Бога, то есть бозон Хиггса, последний важный фрагмент головоломки Стандартной модели был завершен.
И все последующие исследования LHC были лишь ремонтом этого здания.
Пока в 17 году его ученик не обнаружил следы существования стерильных нейтрино и теплой темной материи, физика не открыла совершенно новое направление.
Это частицы, выходящие за рамки Стандартной модели, и они имеют огромное значение для физического сообщества и всего мира.
Кто сможет первым подтвердить оставшиеся данные о форме стерильных нейтрино, кто сможет первым найти данные о существовании темной материи, тот будет полностью лидировать в будущем развитии.
Если бы это было не так, США и Европа не стали бы упрямо следовать по стопам Китая и вкладывать большие средства в мощные коллайдеры.
Ведь это совершенно новая область, и если отстать, то это будет означать, что будущая физика высоких энергий и физика элементарных частиц, и даже половина теоретической физики будут отданы другим.
Новая книга этого большого босса по сделкам PY.
Название книги "Волшебник: Начиная с женитьбы лорда"
Введение: Прошло восемнадцать лет с тех пор, как Дэвид попал в мир волшебников, и он никак не ожидал, что даже с помощью большого количества ресурсов он все равно окажется бесполезным и не сможет активировать родословную ледяного волка в своем теле.
Как раз в тот момент, когда он женился и собирался завести детей, внезапно пробудилась система, и ему нужно было только постоянно общаться со своей женой, чтобы стать сильнее.
Только в этот момент Дэвид понял, что он не нашел правильного способа совершенствования.
PS: Не упрямый, королевское земледелие и борьба за гегемонию, есть преимущества