當前位置:首頁>科技>兩位物理學家預測了諾貝爾獎的發現,卻沒有人在乎
發布時間:2025-10-22閱讀(3)
|
你對一項獲得諾貝爾獎的發現做出了預測,結果證明你的預測是正確的,但卻沒有人在乎。這就是發生在兩位物理學家身上的故事,2009年Mikhail Shaposhnikov和Christof Wetterich計算了希格斯玻色子的質量。 希格斯玻色子是物理學家在粒子物理標準模型中收集的25 種基本粒子之一,它是2012年在大型強子對撞機中發現的最后一個粒子,2013年該發現被授予諾貝爾物理學獎。 雖然大多數物理學家對希格玻色子的存在非常有信心,但他們不知道希格斯粒子的質量會是多少,不過他們確實有一些線索。首先,他們已經在美國費米實驗室的TeVatron對撞機上尋找過希格玻色子了。這臺對撞機沒有看到希格斯玻色子,這使得物理學家能夠對它的質量設定一個下限,約為 115 GeV。
因此粒子物理學家知道希格斯玻色子的質量需要高于115GeV,否則費米實驗室就會看到它。他們也知道,最遲在大約1000 GeV時一定會看到它,因為如果只使用沒有希格斯玻色子的標準模型,那么理論將會在某個地方崩潰。這就是大型強子對撞機如此有價值的原因,物理學家知道,如果不是希格斯玻色子,那么那里一定會發生一些新的事情。 他們還有另一個上限,約為 180 GeV,稱為瑣碎界限。他們的論點是,如果希格斯玻色子的質量大于此界限,它就無法為其他粒子創造質量。因此我們現在有115 GeV的下限質量和180 GeV的上限質量。但是除此之外,他們還是不知道現在希格斯玻色子的質量該是多少。 這時兩位物理學家說,無論希格斯玻色子的質量是多少,它仍然必須允許引力成為一種量子理論。所有其他自然基本力都具有量子屬性,但引力是個奇怪的東西,因為目前據我們所知它是非量子。大多數物理學家相信引力也應該具有量子特性,只是我們還沒有找到正確的理論。這個理論被稱為量子引力理論,我們需要它來弄清楚大爆炸和黑洞奇點發生了什么。 物理學家試圖將引力轉變為量子引力,就像他們將電動力學轉變為量子電動力學一樣,理查德·費曼等人已經在20世紀60年代完成了量子電動力學,但是他們使用同樣的技巧將引力外推到高能量時,結果卻得到了無窮大。如此獲得的引力量子化被認為是失敗的,因此被放棄了。 但1978年,史蒂文·溫伯格說這種對更高能量的近似是錯誤的,必須使用更加復雜的方法進行外推,就不會有無窮大的問題。然后如果計算正確,引力就安全地是量子化地了。這個想法被稱為漸近安全引力,你可能從未聽說過它,因為包括溫伯格本人在內的每個人都認 這是一個令人失望的解決方案。因此,在1978年溫伯格發表論文后,沒有人對此進行過深入思考。直到 1990年代初,Christof Wetterich和 Martin Reuter才解決了論文中大部分的數學問題。來源: www.ws46.com 回到希格斯玻色子的質量,因為它的質量改變了量子引力中更高能量的外推方式。如果使用里Wetterich和Reuter開發的數學,就會發現如果希格斯玻色子的質量太大或太小,那么引力就不再安全,并且該理論再次崩潰。所以我在開頭提到的那兩個人物理學家,去計算了量子引力正常工作的這個窗口,得出了希格斯玻色子質量126±2.2 GeV,而實驗的測量值為125.35±0.15 GeV。 這是一個非常困難的計算,取決于所有其他粒子的質量,每個粒子都有自己的不確定性。如果今天重做這一計算,我認為不確定性會減小很多。所以他們正確地預測了希格斯玻色子的質量,這意味著量子引力可能并不是那么大的神秘問題,它實際上可能只是如何正確進行外推的問題。不過他們的計算并沒有引起多大的關注,因為同樣預測中質量范圍的論文還有將近百篇。 |
Copyright ? 2024 有趣生活 All Rights Reserve吉ICP備19000289號-5 TXT地圖HTML地圖XML地圖