SU3-IBM分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qiaoqiao1980 努力揭开更多原子核的秘密

博文

量子场论中的无穷大 (6) 希格斯

已有 913 次阅读 2024-10-25 20:05 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    在我读研究生的时候,我曾经研究一种五维的场论,我把质量也看成一个维度,所以这样一来质量的出现就是一个新的问题,并且重要的是,这个质量是可正可负的。但是后来当我知道了希格斯机制以后,这个研究就放弃了。我研究生的时候做的是核结构的方向,编程序,但是依然还是自己琢磨一些奇特的东西,到不是为了做文章,而就是想看看会有什么结果。

    60年前,希格斯机制的提出彻底改变了我们看待粒子物理的方式。这里边的关键就是,粒子的质量不是内禀属性,而是产生的。这个观念的改变即使到了今天,我们依然没有完全搞明白。

    所以我们知道了,粒子本来是没有静止质量的,都和光一样。这个结论非常惊奇。也就是说,在我们现实的世界中,如果没有希格斯场,所有的粒子都是如光一样。那么这个世界是无法理解的。

    有质量,是和希格斯场作用的结果。这样一来,当我们在考虑前面的圈图的时候,就会感觉到奇怪了。电子,实际上是没有静质量的,质量是和希格斯场作用的结果。所以重整化带来的图景,是让人困惑的。

    我们再来分析这个圈图。一个光子消灭了,这没问题,然后产生了电子和正电子,但是在产生的时候,实际上是没有质量的,因为希格斯场到处都是,那么就出现了质量。而当这个虚电子正电子对的动量增加的时候,这个质量也在变大,这是电子之间相互作用会变小的关键。而关键的问题是,这个变大的质量是由希格斯场提供的。

    这看起来好像也没问题。但是已经产生了冲突,一是重整化下的电子质量是无穷大,但是实际上电子本身的实际质量是0,一个无穷大质量的电子并不是真实的(这对于我们认可重整化是很关键的)。而且如果产生这么大质量的电子,这个希格斯场的粒子,可能就要非常大。

    很难想象一个质量小的粒子,会产生一个大的质量的粒子。

    所以粒子物理学的研究者,虽然相信希格斯机制是正确的,但是他们认为这个粒子的质量会很大,起码应该大于当前加速器产生的能量。为什么呢?因为在这个能标下,量子电动力学没有看出来什么问题,所以希格斯场能够提供这么大的质量,那么希格斯场的激发粒子似乎质量要更大得多才合理。

    当LHC发现希格斯粒子的时候,可以说让粒子物理学家很痛苦。希格斯粒子的质量是125GeV,虽然很大,但是对于理论的自洽性来说,就太小了。因为现实可不是就电子一种粒子,还有很多粒子,都是由希格斯场产生了质量。

    这个质量太小了,甚至比顶夸克的质量小很多。如果量子电动力学是正确的,那么在这个能标的范围上下,就应该出现新物理才对。

    但是,更让研究者痛苦的是,什么新的东西都没发现。

    这意味着量子电动力学重整化的图景非常有问题。

    理论上的不自然性也在于此,希格斯粒子的质量涨落非常大,因为要产生的质量非常大,大了多少呢?比希格斯粒子的质量大了14个数量级。这怎么看都是胡扯。

    粒子物理学寻找超出标准模型的理论,并不是没事找事,但是结果看起来都不对。特别是希格斯机制的发现,使得整个物理图景都变得非常突兀。原来的重整化过程,看起来很合理,也变得不太对劲了。

    并不存在一个质量无穷大的电子,甚至是不可能有质量太大的电子,因为这个质量是由希格斯场作用的结果,无法提供一个很大的质量。重整化看起来是合理的,但是依然存在问题。

    这就是当前粒子物理学的困境,困住了所有研究粒子物理的研究者。一方面看似乎都是正确的,因为得到了正确的结果,甚至是精确的结果。但是整个理论充满着不自然性。如果有新的实验发现,当然都不是问题。但是实验上什么都没有发现。(也不都是,已经确定的,有μ子磁矩,以及一种非常轻的粒子X17,但是和这个结论无关)

    标准模型给出了正确的结果,这是过去二十年,最让粒子物理家震惊的事情。

    这种痛苦,难以形容。

    粒子物理学家希望建造一个更大的加速器,想看看发生了什么,但是很难得到支持。因为怎么看,似乎都是性价比太低了。特别是当下的情况,一个很可能的结果,就是什么新的东西都没有,就是标准模型得到越来越精确的证实。如果这样,真的很有问题,重整化使得电子的质量越来越大,但是这几乎已经不可能了。

    粒子物理学家们没有给出建一个如此巨大的高能加速器的理由。这个问题在于,之前他们过于高调了。认为一定要给出新的物理,没有意识到,即使没有新物理,也依然是极其重要的。但是想要改变这个风格,似乎很难。因为这样一来,他们就没有文章可做了。只是在标准模型下做文章,那太难了。

    所以到了现在,整个事情都很莫名其妙,找不出问题究竟在哪里。这里有个逻辑很有意思,就是如果标准模型真的有问题,那么建立在它基础上的任何理论(沿着量子场论的思路做)不都有问题么?如果没有问题,那么所谓的超出标准模型的研究意义在哪里呢?如果真的要建立一种新的理论,不应该抛弃当下的量子场论么?我不知道粒子物理的研究者是否真的意识到这个问题。

   

   



https://blog.sciencenet.cn/blog-41701-1457020.html

上一篇:量子场论中的无穷大(5)起源
下一篇:量子场论中的无穷大(7)测量
收藏 IP: 111.27.170.*| 热度|

13 宁利中 刘永红 高宏 杨正瓴 葛维亚 刘进平 王从彦 钟炳 郑永军 陆仲绩 崔锦华 杨学祥 池德龙

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (11 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-10-28 14:23

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部