Глава 748. Объединение сильного и электрослабого взаимодействия •
В кабинете Сюй Чуань слегка переместил мышь и открыл свой почтовый ящик.
Там тихо лежало письмо, отправленное с другого берега Атлантики.
Оно было отправлено Эдвардом Виттеном, и это были результаты исследований его и Делиня за последние три года по проблеме объединения сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории.
Хотя Виттен заявил, что они еще очень далеки от теории объединения сильного и электрослабого взаимодействия, и что они почти достигли конца этого пути, и им очень трудно продолжать выводить дальше.
Но теория, исследованная двумя лауреатами Филдсовской премии, двумя пожизненными профессорами Принстонского института перспективных исследований, является бесценным сокровищем для любого ученого, который работает над той же проблемой.
Глубоко вздохнув и выпустив из груди мутный воздух, Сюй Чуань скачал статью из письма.
"Исследование теории объединенного поля сильного и электрослабого взаимодействия, основанное на принципах масштабирования и калибровочной инвариантности"
"Совершенствование Стандартной модели - вывод узла Великого объединения, нормализация констант связи масс и обработка аномалий магнитных моментов простых частиц".
Открыв статью, он увидел заголовок и описание.
Сюй Чуань не пропустил ни одного символа, внимательно читая эту "унаследованную" статью.
Что касается того, как объединить сильное ядерное взаимодействие с электрослабой теорией в математике, основным направлением исследований в настоящее время является то, которое исследуют Виттен и Делинь, исходя из теории масштабирования и калибровочной теории, чтобы вывести ее.
В качестве примера возьмем выражение электромагнитного взаимодействия в теории электрослабого объединения.
С помощью первого поколения фермионов строится электрослабая объединенная теория для лептонной части, и из нее выводится электромагнитное взаимодействие, после чего преобразуется лагранжиан свободного поля.
Затем глобальная симметрия локализуется, обычная частная производная заменяется ковариантной производной, вводятся четыре калибровочных поля, и дается член взаимодействия фермионного поля и калибровочного поля.
Проще говоря, весь процесс можно разделить на три этапа.
Первый шаг - записать лагранжиан свободного поля и найти его глобальную симметрию.
Второй шаг - локализовать глобальную симметрию и ввести калибровочное поле;
Третий шаг - развернуть полный локализованный лагранжиан и выделить член кинетической энергии и член взаимодействия.
Таким образом, можно получить все возможные формы взаимодействия.
Эти три шага вывода относительно просты для ученых, имеющих определенные исследования в области физики элементарных частиц.
Будь то распространение на кварковую часть и полные три поколения фермионов, это относительно легко сделать.
Но!
Это только половина теории электрослабого объединения.
Потому что все вышеперечисленные обобщения основаны на безмассовых частицах.
И эксперименты доказали, что, за исключением очень немногих частиц, таких как фотоны, подавляющее большинство частиц имеют массу.
Поэтому после завершения этой половины теории электрослабого объединения необходимо ввести механизм Хиггса и спонтанное нарушение симметрии, чтобы придать элементарным частицам массу.
Только тогда это будет полная теория электрослабого объединения.
Звучит просто, не так ли?
Однако, чтобы превратить эти теории в формулы, потребовалось более полувека теоретической физики.
В частности, для ее проверки потребовалось до конца двадцатого века, 1983 года, чтобы подтвердить ее экспериментально.
Уже объединение электромагнитного и слабого взаимодействия было настолько сложным, не говоря уже о сильном взаимодействии и гравитации.
В объединении сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий бесчисленные физики и математики шли один за другим, накапливая понемногу, подтверждая понемногу различные формы взаимодействия, совершенствуя понемногу механизм Хиггса, спонтанное нарушение симметрии, связь частиц, чтобы достичь нынешней ситуации.
Просматривая исследования двух наставников, Сюй Чуань извлекал из них необходимые ему знания и теории.
"...Используя теорию EW для вывода трех наиболее важных параметров узла Великого объединения: силы электрослабого взаимодействия, массы тяжелых частиц и силы электрослабого-сильного взаимодействия, а затем доказать, что три микроскопические силы объединяются при массе тяжелых частиц, реализуя замкнутый цикл Стандартной модели".
"Это очень хорошая идея, но как построить лагранжиан после объединения - это первая проблема, которую нужно решить".
Глядя на статью, Сюй Чуань тихо пробормотал про себя.
Что касается теории и идей в статье, то с его нынешней точки зрения он, очевидно, может одним взглядом найти суть проблемы.
Что касается совместных результатов двух наставников, он не верит, что они застрянут на первом шаге, иначе Виттен, вероятно, не отправил бы ему эту статью.
Вскоре продолжение статьи подтвердило его суждение.
"...Интересно, здесь они ссылаются на более фундаментальную симметрию в суперсимметричной теории, смешивая фермионы и бозоны, и сочетают это с тем, что лагранжианы Клейна-Гордона и Дирака инвариантны".
"Если это так, то, расширив это, можно в значительной степени построить однородные характеристики лагранжиана Клейна-Гордона, но здесь это полезно только для безмассовых частиц, и в дальнейшем потребуется дополнительная обработка..."
Свет в кабинете был теплым, лунный свет за окном был ярким, Сюй Чуань просматривал статью, подаренную ему двумя наставниками, невольно бормоча и выводя.
С его точки зрения, что касается работы по объединению сильного и электрослабого взаимодействия, Виттен и Делинь еще не закончили. Но, несомненно, они прошли довольно большое расстояние по этому пути.
Они построили единый лагранжиан, содержащий все элементарные частицы, используя лагранжиан Клейна-Гордона - в итоге вакуумное ожидаемое значение дало уравнение сохранения массы между элементарными частицами, и ввели константу связи масс и определили влияние эффективной массы на аномалию магнитного момента.
Хотя в этой статье все еще есть много проблем.
Например, как рассчитать и подтвердить аномалию магнитного момента протона на основе точного расчета сохранения изотопического спина;
Например, как объяснить аномалию магнитного момента дейтерия, вызванную сочетанием сильного и слабого взаимодействия;
Или как найти решение для аномалии магнитного момента лептона для влияния одного слабого взаимодействия и совместного влияния слабого и электромагнитного взаимодействия и т.д.
Это все проблемы, которые необходимо решить в будущем.
Но без преувеличения можно сказать, что эти теории и концепции, если их систематизировать в статью и опубликовать, несомненно, станут большим землетрясением для теоретической физики.
Если после модернизации или строительства CERN или CPRHC использовать коллайдер для подтверждения этих теорий, то, возможно, у них есть шанс получить Нобелевскую премию при жизни.
В конце концов, теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия - это самая большая корона в современной физике.
Однако всего несколько часов назад Виттен и Делинь решили отдать ему этот результат, чтобы помочь ему завершить объединение сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории.
Перед письменным столом рукопись, оставленная профессором Хиггсом, и исследования двух наставников, Виттена и Делиня, были подобны фрагментам ключа, открывающего дверь к объединению сильного и электрослабого взаимодействия.
Достаточно, чтобы помочь ему сэкономить бесчисленное количество времени на пути к объединению сильного и электрослабого взаимодействия. В кабинете Сюй Чуань сосредоточил всю свою энергию на чистом листе бумаги перед собой.
Шариковая ручка в его руке плавно скользила по бумаге, оставляя прекрасные символы, как будто каждый штрих был стихотворением, каждое слово - яркой звездой, освещающей весь мир.
В дни изучения объединения сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории его мир состоял только из этой маленькой виллы и бесчисленных формул и теорий, изложенных на бумаге.
Сюй Чуань был погружен в изучение объединения сильного и электрослабого взаимодействия, и так прошло больше месяца.
Хотя для него потратить месяц, два месяца, полгода или даже больше на изучение какой-либо проблемы - это не проблема.
Но для людей снаружи такое долгое "исчезновение" неизбежно вызывает беспокойство и тревогу.
У подножия горы Цзыцзиньшань погода в середине мая переменчива: утром светило солнце, а в полдень уже шел сильный дождь.
В группе вилл, в другой маленькой вилле рядом с виллой Сюй Чуаня.
Чжэн Хай вышел из комнаты с полотенцем на плече, с полусухими-полувлажными волосами и сигаретой во рту.
Тан Сыцзя, которая сидела под карнизом и читала книгу, нахмурилась, потянула носом и не удержалась, чтобы сказать: "Зачем ты выходишь, не приняв душ после тренировки?"
Чжэн Хай пожал плечами, сознательно отошел от нее подальше, сел прямо на карниз и небрежно ответил: "Выкурю сигарету и пойду".
Сюй Чуань закрылся для исследований, сидя в вилле и не выходя. Для него повседневная работа по охране и вождению практически полностью свободна.
Каждый день, помимо обычного патрулирования и осмотра, он проводит время в спортивном зале, обливаясь потом и оттачивая свою "боевую силу", чтобы поддерживать физическую форму.
Тан Сыцзя взглянула на него и, увидев сигарету в его руке, сказала: "Курить после интенсивных упражнений, ты не боишься, что твои легкие взорвутся".
Чжэн Хай улыбнулся, небрежно стряхнул пепел и сказал: "Это единственное хобби в жизни, нельзя же запретить курить?"
Не обращая внимания на Чжэн Хая, Тан Сыцзя закрыла книгу в руках, с некоторым беспокойством посмотрела на капающий снаружи сильный дождь и сказала: "Прошло уже больше месяца, почему профессор все еще не выходит?"
"Когда он решит проблему, он, естественно, выйдет. Если он еще не вышел, значит, проблема еще не решена", - сказал Чжэн Хай как ни в чем не бывало.
"Но он уже пропустил медосмотр за первый квартал этого года больше чем на полмесяца".
Тан Сыцзя нахмурилась и сказала: "И то, что он сидит в вилле и не выходит, будь то долгое сидение или длительные размышления, - это большое давление на организм".
"Вдруг что-то случится, может, нам стоит зайти и посмотреть? По крайней мере, нужно узнать о его физическом состоянии?"
Чжэн Хай посмотрел на нее и сказал: "Я советую тебе не делать этого, пока он увлеченно занимается исследованиями, если ты прервешь его исследования, то, вероятно, сможешь войти в историю".
"И задержка медосмотра на месяц или два не будет большой проблемой".
Услышав это, Тан Сыцзя открыла рот, посмотрела на виллу Сюй Чуаня и хотела что-то сказать, но остановилась.
Хотя она беспокоилась о физическом состоянии этого человека, но если бы она действительно прервала его исследования или ход мыслей, как сказал Чжэн Хай, то, вероятно, действительно смогла бы "войти в историю".
Пока Чжэн Хай и Тан Сыцзя болтали, в кабинете виллы Сюй Чуань подошел к последнему моменту работы по объединению сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории.
Хотя процесс исследования не был таким гладким, как он ожидал, но он все еще был полон уверенности в конечном результате.
Если сравнить теорию объединения сильного и электрослабого взаимодействия с лабиринтом, то ему оставалось всего один или два поворота до выхода из лабиринта, и найти правильный выход - это вопрос времени.
"...Применяя инструмент угла Кабиббо к изменению эффективной массы кварков, можно получить результат аномалии магнитного момента октетного состояния. Это позволяет нам уточнить физический смысл матрицы CKM, используя различные экспериментальные данные распада адронов, и получить унитарность матрицы MNS и матрицы CKM".
То есть: 【cosθc=2m^mag-p_d-m^mag-n_d/m^mag-p_d+1/4∑jk(mm^mag-j_d-m^mag·k_d)】
"С точки зрения распадающихся состояний, они имеют одинаковую структуру и следуют одному и тому же закону сохранения слабого изоспина, разница между ними заключается в разнице между кварками и нейтрино".
В кабинете, глядя на рукопись на столе, с растрепанными волосами и бородой, Сюй Чуань тихо бормотал с ярким светом в глазах.
"Основываясь на суперсимметричном преобразовании, масса скалярных частиц не нарушает калибровочную симметрию, и их значения не могут быть определены симметрией".
"В состоянии цветной сверхпроводимости кварки цветового антитриплета образуют куперовские пары в импульсном пространстве, куперовские пары в координатном пространстве являются слабосвязанными состояниями с дальним порядком".
"И, с уменьшением плотности барионного числа, притягивающее взаимодействие кварковых пар цветового антитриплета усиливается, кварковые пары постепенно образуют связанные состояния в истинном смысле, и между кварковыми парами и кварками противоположного цвета также существует притягивающее взаимодействие, образуя барионы".
"...И на основе нарушения симметрии три константы связи сильного, слабого и электромагнитного взаимодействия объединяются на уровне массы Хиггса 10^15 ГэВ, а константа связи электрослабого объединения составляет 10^12 ГэВ, константа сильного взаимодействия составляет...".
"Подводя итог: объединение сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории в математике завершено!"
Шариковая ручка в руке остановилась, Сюй Чуань осторожно поднял толстую стопку черновиков на столе.
После усилий двух жизней, на основе, заложенной Хиггсом, Виттеном, Делинем, Швингером, Намбу... и бесчисленными предшественниками, его теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия, наконец, завершена!
Это не его личный результат, это слава, достигнутая совместными усилиями бесчисленных людей.
Глядя на статью в руке, Сюй Чуань постепенно расплылся в довольной улыбке.
Он вспомнил рукопись профессора Хиггса, вспомнил, как Виттен непреклонно оставил ему статью, только для того, чтобы он мог взглянуть на тот более далекий мир.
Возможно, в этом и есть смысл существования цивилизации.
Каждый человек старается прожить свою короткую жизнь, оставляя все сделанные достижения в наследство потомкам, чтобы те учились. А потомки растут на основе предшественников, чтобы созерцать тот таинственный и неизведанный мир.
Человечество, именно так, повторяясь, медленно растет.
Это действительно потрясающе!
Реклама книги этого автора
Название книги: "Отремонтированные мной старые вещи ожили"
Описание работы:
Отремонтированная мной марионетка танцует?
Отремонтированный мной чернильный ковш командует пилой пилить дерево?
Отремонтированная мной масляная лампа заставляет все лампы в комнате мигать?
В отремонтированном мной кукольном домике куклы ежедневно бегают и организуют различные представления?
Нет, почему отремонтированные мной старые вещи, одна за другой, оживают?!
Студент магистратуры Шэнь Лэ по специальности реставрация культурных реликвий университета Б очень паникует. Если вы будете продолжать в том же духе, я не осмелюсь заниматься своей специальностью!
Кто знает, как выглядит танцующий бронзовый треножник...