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20年前,诺贝尔物理学奖授予了渐进自由

已有 259 次阅读 2024-9-27 17:18 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    60年前,盖尔曼和茨威格提出了夸克的假说,物理学进入了新时代。但是虽然茨威格相信夸克是真实的粒子,但是盖尔曼却不这么认为。这不是说盖尔曼水平低,相反是他想的非常多,他意识到如果夸克存在,是一个非常诡异的东西。他无法相信,这个东西居然真的会存在。

    随后两年,夸克存在的事情被比约肯认真考虑了。如果高能的电子撞击质子,会发生什么?比约肯第一次给出了夸克存在的理论证据。当然这个证据,在随后两年的高能碰撞实验中真的被发现了。我很难理解,为什么比约肯如此重要的贡献却没有获得诺贝尔物理学奖的肯定。

     高能实验中证实了比约肯的猜想,存在自由的夸克。这非常让人震惊。高能下的夸克是自由的。强子是由夸克构成的,而高能下的夸克是自由的。这真是稀奇诡异的事情。我相信,物理学发展五百年以来,最不寻常的诡异就是夸克的发现。

     需要一种理论,在高能下,相互作用会变弱。随后几年,盖尔曼等人也猜测,夸克可能需要一种新的自由度,由于是三个,所以称为颜色。很漂亮恰当的名字。

     1973年,维尔切克、波利泽和格罗斯发现了渐进自由,并且把它称为夸克胶子的基本作用,是强相互作用的基础理论。这个故事非常有趣。实际上那个时候,与这个发现的所有的要素都已经出现了,关键是谁能够意识到这一点,把他们拼凑到一起。

    量子色动力学是强相互作用的基本理论,毫无疑问这是有史以来最重要的发现之一。但是在那个时候,很多事情却非常模糊。因为这里边最关键的就是一个正负号。如果一个场论的符号是正的,就和量子电动力学一样,高能的时候作用会变大。如果是负号,就会变小。

    1965年,俄国的泛雅辛和特伦耶夫就已经发现杨米尔斯理论中的那个决定相互作用在高能时变化的符号为负。1969年,另一个俄国科学家克里波洛维奇也给出了一样的计算。1971年,伟大的特霍夫特也发现了这个结果,甚至在随后还做了一个报告,说了这个结果。帕里西在他的故事中也回忆起了他的经历,也是完美的错过了。

    也就是说,那个时候,计算已经有了,(后来的三人不知道又算了一遍),夸克在高能的时候是自由的,也已经被实验确定了,色也是存在的。如果以一个人拿着俄国人的计算结果,然后说这个就解释了高能实验中的渐进自由的现象,它就是强相互作用的基础理论。那么,他就会成为有史以来最伟大的科学家中的一员,然后会拿下诺贝尔物理学奖。

    当然,没有出现这么诡异的一面。维尔切克、波利泽和格罗斯正视了这个问题,做了重要的计算,确定了最后的结果。这个故事也非常有意思,大家可以在《无穷大谜题》中找到更加详细的解说。

    20年前,三位科学家被授予了诺贝尔物理学奖,这是当之无愧的。所以,物理学是很奇妙的事情,最重要的是你是否明白发生了什么,最重要的始终是物理,是客观的事实。

    在重要的问题上,一定要多想一想,这是帕里西在他的故事中的忠告。

    五年前,我突然发现,我一直编制的程序,居然可以解释Cd疑难,这让我极其惊讶。原子核是一个非常复杂的量子多体系统,居然可以用一个如此简单的模型来解释,真是不可思议。然后不可思议的是,发现如此简单理论的Arima和Ichello却没有获得诺贝尔物理学奖。

    五年来,我一直不断地计算,看看这个新模型究竟有多好,结果是出乎预料的好。这让我震惊,因为这怎么可能?

    这需要一个解释,所以我开始寻找一个解释,我需要多想一想,特别是这么一个几乎已经把现有的核结构理论已经推翻的结果上。

    昨天我忽然意识到,核子之间短距离处的夸克胶子作用,就是决定原子核形状的原因,这让我惊讶,也似乎在意料之中。就好像一堆钢球用一种材料粘在了一起,随着这些材料的热胀冷缩,整个钢球堆形状就可以发生变化。

     这个结果让我震惊,也让我心悸,无法相信。到现在,我都无法相信我得到的结论。如此简单,如此的直接,如此的让人难以相信。

     在短距离处,夸克和胶子的作用是弱的,这就是渐渐自由。而当核子组成原子核的时候,边缘处会发生变化,变软,核子之间也会有夸克和胶子的作用。而束缚的核子,是色禁闭的结果。原子核的出现,是色禁闭和渐进自由相互竞争的结果。

     看起来好民科。

     很难想象,原子核的形状是夸克胶子渐进自由的结果。核子之间的部分,是存在夸克胶子自由度的,而这其实就是一种弱版的夸克胶子等离子体。正是这种夸克胶子等离子体把核子黏连在了一起,由于黏连的方式不均匀,受SU(3)对称性制约,导致了整个原子核不是球形的。

    这个可以得到一个结论,当密度和温度升高时,这种夸克胶子等离子体的比重就会越来越大,最终成为真正的夸克胶子等离子体。这是一种美妙的流体,它的性质和黑洞非常相似。(现在只是猜想)

    也就是说,支配原子核形状的这部分奇特物质,是一种类似黑洞的存在,这恐怕是最神奇的结果了。

    这个结论惊奇又美妙,简单又神奇,直接又无法让人相信。

    我期待这个结论,会被更多的实验所证实。我已经有了一个证据,但是孤证不举,我也期待能够给出更多的实验证据和理论结果。

    很难想象,渐进自由、色禁闭、原子核的形状会联系在了一起,甚至会有黑洞的影子,这是二十年前渐进自由被授予诺贝尔物理学奖的时候都无法想象的,我期待更加不可思议的未来。

    

   

    



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