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量子场论的物质基础

已有 676 次阅读 2021-10-28 21:06 |个人分类:暗物质|系统分类:科普集锦

Ø在量子场论中的场态粒子是场的基态,而采用不同方法分解出的显态粒子是场的激发态。 

Ø场态粒子与显态粒子在本质上没有区别,且二者可以相互转化;唯一的区别是场态粒子是对称粒子,而显态粒子非对称粒子

Ø场态粒子(暗物质)是量子场论的物质基础



粒子的存在状态包括显现态和隐身态。只有对称的正反粒子偶极子才能处于隐身态,这是由于垂直于正反粒子偶极子偶极方向辐射最强,而平行正反粒子偶极子偶极方向辐射为零。如果把振动电子视为偶极,则在反射光方向辐射为零。也就是说,具有高度对称性的正反粒子偶极子只能向前传递电磁波,无法反射电磁波。因此,对称性完好的正反粒子偶极子可被称为隐态粒子场态粒子

实际上,暗物质是由隐态粒子构成的,而这些隐态粒子能够形成各种场。而这些粒子之所以能够成为隐态粒子主要由于对称性,而这些粒子实际上就是正反粒子对,而我们通常谈论的电偶极子实际上就是正反粒子偶极子,即:

暗物质=隐态粒子=场态粒子=对称粒子=正反粒子偶极子=电偶极子

除正反粒子偶极子以外的其他任何非对称粒子一定处于显现态,这是由于粒子的对称性破缺可以使电磁波反射,因此,对称性破缺的粒子可被称为显态粒子

光子是一种电磁相互作用的媒介粒子,实际上是粒子间相互诱导力,粒子通过相互诱导传递能量,主要表现形式是电磁波。锁定场态粒子、半锁定场态粒子和自由场态粒子均可以传递电磁波。

胶子是强相互作用的媒介粒子,实际上是粒子中锁定场态粒子传递的电磁相互作用。由于电磁力同时存在吸引力和排斥力,在平衡位置吸引力和排斥力平衡,形成所谓的渐近自由;当大于平衡间距时,吸引力显著大于排斥力,进而形成禁闭现象。

WZ玻色子是弱相互作用的媒介粒子,实际上是粒子间的半锁定场态粒子间传递的电磁相互作用,而半锁定场态粒子是弱相互作用粒子的组成部分,因此半锁定场态粒子不仅可以传递电磁相互作用,也可以相互传递粒子。

粒子共分为场态粒子、显态粒子和虚拟粒子3类。

场态粒子又称隐态粒子,场态粒子包括所有正反粒子偶极子,是一种对称粒子。场态粒子包括锁定场态粒子、半锁定场态粒子和自由场态粒子。

显态粒子是除正反粒子偶极子以外的其他任何非对称粒子。属于对称性破缺粒子。对称性破缺包括电荷对称性破缺、质量对称性破缺、运动状态对称性破缺等。

虚拟粒子是相互作用的媒介粒子,不是真实存在的粒子,仅仅是粒子间某种状态的相互作用,也可以理解为粒子间的能量交换。

虚拟粒子本质上是粒子间的相互作用,长期以来被称为粒子,这是为了衔接现有理论而提出的。虚拟粒子对于粒子的动力学研究至关重要,但物质与相互作用有着本质区别,虚拟粒子的概念将会被逐渐弱化,相互作用的概念会逐渐被强化并取代虚拟粒子而成为规范性描述词语。

确认能够以自由状态存在的各种最小物质统称为粒子。电子、中子、质子等是最早认识的一批粒子,陆续发现了大量的粒子的数目达数百种,粒子是物质存在的一种基本形式。

场是物质存在的另一种形式,这主要在于各种正反粒子偶极子是弥散于全空间并形成各种不同的场,它们互相渗透和相互作用着。正反粒子偶极子的不同势能对应不同形式的场,场的激发表现为正反粒子偶极子电离或粒子对显现,不同激发态表现为粒子的数目和状态不同。场的退激发表现为粒子对结合或正反粒子偶极子隐身。场的相互作用可以引起激发态的改变,表现为粒子的各种反应过程,也就是说场是物质存在的另一种基本形式。

而物质处于显现态时主要表现为粒子性,处于隐身态时主要表现为场的特征。因此,物质的粒子和场是辩证统一的。

场态粒子内部的对称粒子时刻运动,偶极矩不断变化,产生各种不同的瞬时偶极。另外,场态粒子之间的瞬时偶极也会相互诱导,粒子间也会产生诱导偶极。场态粒子的各种运动状态的概率相同,因此整体上具有良好的对称性。

当只有场态粒子时,场态粒子电荷、质量、密度、状态等都是均匀的,具有良好的对称性。在没有显态粒子时,场态粒子对称性不会自发破缺。

当场态粒子中出现显态粒子时,显态粒子一旦出现电荷对称性破缺,就会引起场态粒子规律性地电荷对称性破缺,形成电磁场。即电磁场是由于显态粒子电荷对称性破缺引起场态粒子规律性电荷对称性破缺产生的。

显态粒子质量对称性破缺,就会引起场态粒子规律性质量对称性破缺,进而产生场态粒子整体密度对称性破缺,形成引力场。即引力场是由于显态粒子质量对称性破缺引起场态粒子规律性质量对称性破缺产生的。

当显态粒子一旦出现运动状态对称性破缺,就会引起场态粒子规律性运动状态对称性破缺,形成惯性场。即惯性场是由于显态粒子运动状态对称性破缺引起场态粒子运动状态对称性破缺产生的。

只有显态粒子或只有场态粒子都不会形成场,只有显态粒子和场态粒子不断地相互作用才能产生场。场是场态粒子和显态粒子相互作用形成的,粒子和场是辩证统一的。有的时候我们专注于粒子的粒子性,有的时候我们专注于粒子的场的特性,但二者是无法分割的,因此场具有粒子的一切特征,包括质量、动量和能量。

没有可见物质影响时,暗物质本身不能形成场。当受到外界物质影响时,产生不同的势能,并形成各种场,即各种场是场态粒子的不同势能。

当场态粒子中出现显态粒子时,显态粒子一旦出现电荷对称性破缺,就会引起场态粒子规律性地电荷对称性破缺,场态粒子由于电荷存在而规律极化,进而产生电势能,并形成电场。场态粒子由于显态粒子产生电流或磁性而轨道偏转,进而产生磁势能,并形成磁场。场态粒子或显态粒子的势能变化一定伴随着粒子的相互作用,即虚拟粒子参与了粒子间的相互作用,进一步地,如果没有虚拟粒子(相互作用),粒子的运动状态或能量状态不会改变,场的状态也不会发生改变。由于电荷对称性破缺而进行的能量交换以电磁波的形式传递,光子就成为了相互作用而传递能量的虚拟粒子。

显态粒子质量对称性破缺,就会引起场态粒子规律性质量对称性破缺,进而产生场态粒子整体密度对称性破缺,场态粒子密度变化产生引力势能,并形成引力场。场态粒子通过密度规律性变化传递引力波。

显态粒子一旦出现运动状态对称性破缺,就会引起场态粒子规律性运动状态对称性破缺,形成惯性势能。场态粒子粒子惯性势能的规律性变化传递惯性波。





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