走进不科学第六百三十一章 历史:飞啊飞啊飞(下)(九千字章節)
“矢量的规范玻色子?”
听到徐云的这句话。
原本就将注意力放在徐云身上的赵忠尧等人,不由下意识的齐齐一愣,眼下浮现出了一抹茫然。
这是啥意思?
众所周知。
物理学中按照大分类划分可以分出两种基本粒子,也就是所谓的费米子和玻色子。
其中费米子是遵循费米-狄拉克统计的粒子,包括电子、质子、中子等等。
费米子有半整数自旋,符合泡利不相容原理,即同一量子态上不能有两个或以上的费米子。
玻色子则是遵循玻色-爱因斯坦统计的粒子,包括光子、w玻色子、z玻色子、希格斯玻色子等,它们是构成力的基本粒子。
玻色子有整数自旋,不受泡利不相容原理的限制,多个玻色子可以处于同一量子态上。
当然了。
在如今这个物理学的早期时代,科学界对于这两种粒子的认知还远远没有后世那么完善。
其中费米子的了解相对要深一点,毕竟质子中子这些微粒已经被发现有些年了,甚至直接或者间接诞生过不少诺贝尔奖。
但玻色子就要浅很多了。
玻色子这个概念最早由狄拉克所提出,当时他为了纪念印度物理学者萨特延德拉·纳特·玻色的贡献,便给这种粒子取了个玻色子的名字。
这个时代对玻色子最典型的认知就是光子,然后就仅此而已了。
没错,后续就没了。
因此当徐云提出了【带着矢量的规范玻色子】后,赵忠尧等人非但没有丝毫恍然大悟,反倒有些懵逼。
过了片刻。
赵忠尧与一旁的胡宁彼此对视了一眼,略微组织了一番语言,对徐云问道:
“小韩,你说的这矢量规范玻色子到底是个啥意思?”
“难道说除了矢量玻色子外,还有标量玻色子?”
徐云朝他点了点头,肯定道:
“没错。”
赵忠尧顿时皱起了眉头,不过他并没有打断徐云的节奏。
根据他过去这段与徐云打交道所积累的经验。
徐云这人虽然经常抛出一些语不惊人死不休的概念,但这些概念无论多么超乎现有的认知,徐云都会对它们做出一个比较详尽的解释,几乎从未出现过抛概念但不给原理的情况。
这也是为啥基地这么多专家会这么快接纳徐云的原因——搞理论的语出惊人不是啥大问题,只要能给出合理的解释就行。
眼下这个时期仪器水平相当原始,理论学家基本上和古代的说客无异,能够驳辩说服他人的就是顶尖的纵横家。
果不其然。
徐云这次也没怎么卖关子,而是很快拿起笔,在纸上写下了一道公式;
ds2=c2dt2??dx2??dy2??dz2=ημνdxμdxν。
接着徐云在这道公式下方画了条线,对赵忠尧说道:
“赵主任,这是一个标准的闵氏时空的线元,拥有一个rΛ4线性空间,配有号差为+2的闵氏度规ημν。”(谁能告诉我四次方搜狗怎么打)
“如果我们做一个假设,即单粒子态的算符只取决于延迟时刻的位置和速度,您能做出(3)群的不可约幺正表示吗?”
“”
赵忠尧闻言思考的了几秒钟,很快摸了摸下巴:
“应该可以。”
上辈子是洛伦兹的同学应该都知道。
自由场情景下洛伦兹变换不改变场的形式,矩阵d决定了场的变换方式,所以只要考虑群的性质就可以了。
而w又是小群,对于有质量粒子场想要做出(3)群的不可约幺正表示,只要考虑右边的湮灭算符就行。
这种计算对于赵忠尧这样的大佬来说并不算什么难题,因此很快赵忠尧便写下了对应的步骤:
“先从动量算符入手,p=??i??dd”
“当湮灭算符作用在基态上时得到零,即a??ψa=0,因子??2??w可以约掉”
“然后再做出无量纲化的共轭复振幅算符,它的时间演化就是乘上eiwt相位变化”
十多分钟后。
赵忠尧轻轻放下笔,露出了一道若有所思的表情:
“咦谐振子居然有两个解析解?”
随后他又看向了一旁同时在计算的胡宁和朱洪元二人,问道:
“老胡,洪元同志,你们的结果呢?”
胡宁朝他扬了扬手中的算纸:
“我也是两个解。”
朱洪元的答案同样简洁:
“我也是。”
见此情形,老郭不由眯了眯眼睛。
他所计算的是(1)和(3)群的粒子数算符,虽然前置条件是单粒子态的算符只取决于延迟时刻的位置和速度,但这个假设其实和现实几乎无异。
而根据计算结果显示。
这个模型在数学上具备两个解析解,对应的是量子所述的玻色子规范场。
其中一个解析解对应的自旋为1,另一个解析解对应的自旋则为0。
而自旋为零在场论中对应的便是
标量概念。
这其实很好理解。
量子场论中使用的的自然单位进行计算,真空中的光速c=约化普朗克常数??=1,时空坐标x=(x??,x??,x??,x??)=(x,y,z,it)=(x,it),偏微分算符??=(????,????,????,????)=(??/??x,??/??y,??/??z,??/i??t)=(??,-i??t)=(▽,-i??/??t)
狭义相对论的能量动量关系式是e??=p??+??,让能量e用能量算符i??/??t替换,动量p用动量算符??i▽替换,就可以得到-????/??t??=-▽??+??,即▽??-????/??t??-??=0
让它两边作用在波函数Ψ上得(????-??)Ψ=0,这就是大名鼎鼎的克莱因-戈登场方程。
算符????在洛伦兹变换下是四维标量,即??'??=????静质量的平方??是常数。
要使克莱因-戈登场方程具有洛伦兹变换的协变,即将方程(????-??)Ψ=0时空坐标进行洛伦兹变换后得到的(??'??-??)Ψ'=0形式不变,唯一要求就是洛伦兹时空坐标变换后的波函数Ψ'=Ψ就达到目的了,这样的场叫标量场。
如果让洛伦兹变换特殊一点,保持时间不变,而在空间中旋转,这样旋转后的波函数Ψ'(x',t)=exp(-is·α)Ψ(x,t)。
这就是说在时间t不变的情况下,波函数Ψ(x,t)的空间坐标矢量x在角动量s方向旋转无穷小α角后变成矢量x'。
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