玻色子

大家都知道，量子力学是现代物理学的核心，物理学家对宇宙中“极小构成”的 探索 一直延续至今。从分子、原子，到组成原子的质子、中子、电子，可能都是很多人所熟知的。 然而，随着各种名称怪异的夸克（上夸克，下夸克、顶夸克、奇夸克等），到中微子、玻色子的发现，还有2012年发现的希格斯玻色子，普通大众就开始云里雾里了，这都是些啥…… 如果用非常简单的语言解释，可以概括为：这些粒子的分类和作用，其实是在解释微观量子是如何相互作用、如何黏在一起构成我们所看到的宏观世界的。 简单来说，基本粒子分为两大类，玻色子和费米子。 费米子是构成物质的基本粒子，遵循不相容原理。 玻色子（如光子）作为交换粒子，在粒子之间传来传去，负责产生相互作用力。 自然界中有12种费米子以及对应的反粒子，它们每四种为一代，一共分为三代： 要理解这些，需要了解粒子间的相互作用力，而现代物理学就是在统一这些力，完成“大一统”。 万有引力：几乎可以忽略不计 ； 粒子交换引力子产生引力。 电磁力：就是带电粒子间的相互作用，把原子约束在一起；是化学反应的基础。 量子电动力学（Quantum Electrodynamics，QED）是解释粒子间电磁作用的理论——粒子通过相互传递光子，来产生作用力。量子电动力学是20世纪40年代由费曼等物理学家创立的，费曼还发明了著名的“费曼图”把粒子间的这种相互作用力画了出来。 强相互作用力：束缚着原子核，也就是有质子和中子的部分，使原子核不至于因为电磁力互斥的作用四分五裂； 量子色动力学（Quantum Chromodynamics，QCD）解释了强相互作用力——当夸克互相交换胶子，就会产生强相互作用力。（这些粒子叫做胶子，也是因为他们把夸克黏在了一起） 弱相互作用力：一些放射现象的起因，也是在恒星内部发生原子合成的作用力之一。 弱相互作用力通过交换三种玻色子发挥作用，这个理论预言了希格斯玻色子的存在。 （2017年7月4日，欧洲和研究组织宣布发现了希格斯玻色子。这是继法拉第和麦克斯韦在150年前统一电磁力后，最重大的一次力的统一。） 如果说费米子构成物质，那么玻色子则负责产生它们之间的力：强相互作用力、电磁力和弱相互用力。这也就是基本粒子的标准模型。

首先让我们回顾一下当前的粒子模型。基本粒子被认为是在基础能量场中产生扰动的点。扰动以波的形式存在，因此表示粒子波二象性。请注意，没有任何解释或机制告诉我们类似波的能量场是如何产生的。例如，一个电子与一个负电场相联系，但没有解释潜在的“未扰动”电场从何而来，也没有任何关于电子如何在这个潜在电场中产生扰动的机制的知识。这是我们所知道的:粒子与能量有关。含有质量的粒子的能量用c^2表示。(E = mc ^ 2)，光粒子中所含的能量用c^1表示。(E = h(频率)或E = (h/波长)c^1)粒子在时空中共存，每一种粒子都有其独特的特性和能量场，粒子的能量占宇宙能量的5%。能量层次理论提供了我们所知道的更多细节，但并没有改变我们所知道的。我们知道能量与粒子有关。能量层次理论假设存在与构建时空的构件相关的能量。有了这个简单的假设，能量层次理论可以为我们现有的知识增加细节。时空的能量必须独立于粒子的能量而存在。即使在我们已知的粒子之间，用c^1表示能量的粒子也很难产生用c^2表示能量的粒子(成对产生)。用c^2表示能量的粒子很难产生用c^1(湮灭)表示的能量粒子。用c表示独立的能态的幂。我们知道用c^2 (E2粒子)表示能量的粒子可以捕获和释放用c^1 (E1粒子)表示能量的粒子，这一事实支持了这一观点。粒子能量的完整方程是E^2 = (m^2)^2 + (hv)^2。注意这个方程把两个独立的能态的能量统一起来。能量层次理论假定了另一种独立的能量状态，与时空的构造单元有关，这种能量是由c^0导出并在数学上表示的。这个独立的能量状态代表了基本的能量状态，在大爆炸之前，宇宙中所有的能量都处于这个状态。在大爆炸期间，存在这样的条件，一些能量可以形成粒子，与用c^1表示的能量相关。换句话说，在大爆炸期间，存在由E0粒子产生E1粒子的条件。所以与现在的理论相反，光是首先被创造出来的。还要注意的是，宇宙中的大部分能量仍然与时空有关。大爆炸也为E1粒子创造E2粒子提供了条件。一次大爆炸的条件解决(真空衰变现象,但这是另一个时间)的主题,不只是diffiult E0 E0粒子的能量成为E1的E1能量粒子和E1粒子回到E0的粒子…成为不可能的!这个在E0和E1能态之间的能态转换块就是能量守恒定律存在的原因。此外，目前还没有任何实验可以暴露时空的E0能量。我们所有的理论和数学都是关于粒子在时空中共存的5%能量，而没有意识到时空是一种E0能量的能量介质，这种能量永远不能直接暴露出来。

希格斯场不仅与宇宙的起源和命运有关，而且希格斯粒子的行为还能揭示与它相互作用的隐藏或未知的粒子——也许是宇宙中神秘的暗物质粒子。在粒子对撞机中，当粒子以接近光速碰撞在一起，它们的动能转化为物质，偶尔会产生诸如希格斯玻色子这样的粒子。然后，希格斯粒子迅速变成其他粒子，比如一对顶夸克或者W玻色子，其中每种结果的概率取决于希格斯玻色子与粒子耦合的强度。通过精确测定希格斯粒子衰变的概率，并把结果与标准模型的预测值进行比较，就能发现是否有什么遗漏，因为所有概率加起来必须是1。