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粒子物理学标准模型:解析电磁力、强力和弱力的方法

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:轻粒子由电子组成,并且不受强核力影响。粒子物理学标准模型于20世纪70年代开始发展,解释了电磁力、强力和弱力,以及其他力载子如何作用于实物粒子。这个模型很奏效,但也有缺陷。看起来,依旧缺乏方法将引力和量子理解结合起来,引力并不是标准模型的一部分。粒子物理学范畴内,引力的影响十分微弱,以至于可以被忽略,这意味着,对于标准模型的预测来说,排除引力不会产生影响。

粒子物理学标准模型:解析电磁力、强力和弱力的方法

20世纪60年代和70年代,粒子物理学家发现,存在两种物质的最小组成部分:夸克和轻粒子。夸克始终存在于更大的粒子中,例如质子和中子中,它们从未单独存在,并且始终与其他夸克共同组合成短程强核力。轻粒子由电子组成,并且不受强核力影响。然而,弱核力能够对夸克和轻粒子产生影响,弱核力具有某些放射性。在比原子距离还短的路程内,强核力比电磁力作用更大,弱核力也比电磁力作用小。引力是四种基础力之中最弱的,但是能够在无限大的距离中均产生作用。电磁力比引力大得多,但是影响范围有限。

1968年,谢尔登·格拉肖、史蒂文·温伯格和阿布杜斯·萨拉姆提出电弱统一理论。他们的弱电理论正如其名,认为W及Z玻色子是负责传递弱核力的基本粒子

20世纪80年代,这些玻色子陆续被发现。(www.xing528.com)

如今,物理学家相信,在宇宙生命初期,即大爆炸发生后不久,强核力、弱核力和电磁力作用就相互统一了。三种力源于载力粒子的相互交换,就像W和Z玻色子。每种基础力都有对应的玻色子,强力是由胶子承载的,电磁力由光子承载。粒子物理学标准模型于20世纪70年代开始发展,解释了电磁力、强力和弱力,以及其他力载子如何作用于实物粒子。这个模型很奏效,但也有缺陷。看起来,依旧缺乏方法将引力和量子理解结合起来,引力并不是标准模型的一部分。粒子物理学范畴内,引力的影响十分微弱,以至于可以被忽略,这意味着,对于标准模型的预测来说,排除引力不会产生影响。

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