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希格斯機制獲“磁顫”概念全新詮釋

發(fā)布時(shí)間:2024-6-28來(lái)源:青島市科學(xué)技術(shù)局點(diǎn)擊:返回列表

科技日報北京6月10日電 (記者張夢(mèng)然)奧地利維也納大學(xué)物理學(xué)家領(lǐng)導的國際研究團隊,利用“磁顫”概念,重新詮釋了賦予基本粒子質(zhì)量并引發(fā)相變的希格斯機制。該成果發(fā)表在新一期《物理評論快報》上。
 
新研究的基礎是量子場(chǎng)論(QFT)——專(zhuān)注于描述粒子及其在亞原子層面相互作用的概念。研究團隊開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)為“磁顫”的圖形工具,它總結了定義QFT的所有信息,從而清晰直觀(guān)地顯示粒子場(chǎng)或其他物理量之間的復雜相互作用。
 
團隊探索了各種“超對稱(chēng)量子場(chǎng)論”中的穩定基態(tài)(真空)。這是一種沒(méi)有粒子或沒(méi)有任何激發(fā)的最低能量配置。這些量子場(chǎng)論類(lèi)似于真實(shí)的亞原子粒子物理系統,但具有某些便于計算的數學(xué)特性。
 
團隊用圖形工具標示了量子場(chǎng)、場(chǎng)之間的相互作用(如強、弱相互作用或電磁相互作用),以及相互作用下場(chǎng)的帶電方式,并嘗試用“磁性”描繪意想不到的量子特性。這個(gè)新方法提供了一種可視化和分析復雜量子現象的實(shí)用方法。
 
基于線(xiàn)性代數的計算證明:磁共振可衰變?yōu)楦€定的狀態(tài)或裂變?yōu)閮蓚€(gè)獨立的共振。這些轉變?yōu)榱孔訄?chǎng)論中的希格斯機制提供了新的理解,即量子場(chǎng)論要么衰變?yōu)楦?jiǎn)單的量子場(chǎng)論,要么裂變?yōu)楠毩⒌牧孔訄?chǎng)論。
 
團隊核心成員表示,希格斯機制解釋了基本粒子如何通過(guò)與遍布整個(gè)宇宙的希格斯場(chǎng),進(jìn)行相互作用并獲得質(zhì)量。粒子在空間移動(dòng)時(shí)會(huì )與該場(chǎng)“互動(dòng)”。沒(méi)有質(zhì)量的粒子通常以光速移動(dòng),然而當它與希格斯場(chǎng)“互動(dòng)”時(shí),它會(huì )“黏附”在該場(chǎng)上并變得遲緩,從而導致其質(zhì)量的顯現。因此,希格斯機制是理解宇宙基本構成要素和力量的關(guān)鍵概念。
 
新的算法可以自主運行,不需要外部輸入。這一成果受物理學(xué)啟發(fā)而來(lái),但與數學(xué)研究息息相關(guān)。它們?yōu)榱孔诱婵盏膹碗s、相互交織的結構,提供了基本且普遍有效的描述,代表了數學(xué)和物理學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域的重大進(jìn)步。 

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