中微子出了许多诺奖,还有一个等待探索:它与电磁力相互作用吗
物理学家认为,不只存在一种类型的中微子,因为如果是这样的话,它会发生一种特殊的衰变,我们应该能观察到,但事实却没有。当电子中微子与物质发生相互作用时会产生电子,我们就知道电子中微子的存在。此外,电子还有两个重要的表亲:μ子和τ子。在1960年代,有三位物理学家建立了一个实验,将一束中微子射向探测器,如果产生了μ子,则证明存在第二种类型的中微子。实验结果如他们所愿,他们发现了μ子中微子,并获得了1988的诺贝尔物理学奖。 μ子中微子的发现,给了物理学家很大的鼓舞,他们继续探寻是否存在τ中微子。由于τ中微子能量更高,需要更强大的加速器,因此它的发现会比前两者来得更晚。1997年,费米实验室才开始研究这个问题,在三年数百万次的碰撞中,他们终于在2000年有足够的数据宣布发现τ中微子。 中微子振荡事实上,这两个问题在1950年代就有理论基础,物理学家布鲁诺·庞特科尔沃假设中微子风味之间会互相振荡。1998年日本的Super-K中微子探测器以及后来的加拿大SNO实验,首次证实了中微子振荡。所以,上述两个实验的中微子不是消失了,而是变成了其他类型的中微子,雷蒙德·戴斯和小柴昌俊也因此获得了2002年的诺贝尔物理学奖。中微子的振荡也表明,中微子具有静止质量,这与标准模型预测的无质量相悖,目前我们还不知道中微子获得质量的机制。 中微子与电磁场相互作用?然而,斯坦福大学的物理学家Peter Sturrock对太阳中微子流量研究10年后发现,它的流量存在微弱的变化。太阳中微子流量存在多个周期性,其中最主要的周期与太阳自转周期相同,这可能是中微子与磁场存在相互作用的证据。此外,还有一个与自转周期相接近的周期,推测可能是中微子相互作用的地方发生在太阳的速度剪切层,而这个区域正是被普遍认为是太阳磁场的发生地。 如果真的是这样的话,那么我们对中微子的观念又要改变:它不仅通过弱力与物质相互作用,还可以通过电磁力相互作用。不过,目前这项研究才处于发展阶段,我们需要时间才能证实,应该还会产生一个诺贝尔物理学奖。 (www.ws46.com) |
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如何最直观地看懂标准模型的方程式
它代表了人类知识和对宇宙运作的理解的顶点。拉格朗日量式中第一项由两个矩阵F_μν和F^μν组成,该项表示所有载力粒子(玻色子)相互作用的所有方式,只有希格斯粒子不包括在该术语中。它将夸克耦合到力场中。它代表了夸克如何与电磁力、弱力和强力相互作用。右手是指粒子的自旋方向与粒子的运动方向相同,左手意味着粒子的自旋方向与粒子的运动方向相反。但电子及其较重的表亲μ子和τ粒子既可以是左手性也可以是右手性。
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宇宙的基础是对称吗?群论给了我们答案
每个对称都会导致一个守恒量,一个半径为r的圆在笛卡尔坐标下可以这样表示:该群的元素是围绕圆的所有无限可能的角度Φ。ψ是物质粒子的波函数,ψ上面一杠是等效反物质粒子的波函数。括号的第一部分描述了粒子在时空中的运动,这个方程描述了一些质量为m的物质粒子在空间中的移动。如果存在U(1)对称性,这意味着如果我们将变换应用于方程,所以这告诉我们它没有U(1)对称性。在理论中增加一个新的量子场。