自发对称破缺：为何电磁力和弱力遵循不同的路径

发布时间：2023-11-20 11:12:49 所属栏目：外闻来源：

导读：让我们深入研究亚原子力的神秘世界，揭示为什么电磁力和弱力尽管共同起源于电弱力，却表现出不同的中间粒子。这相当于观察我们日常生活中的自然变化。让我们以大气现象为例。

转向量子物理学，我们遇到了类似的转

让我们深入研究亚原子力的神秘世界，揭示为什么电磁力和弱力尽管共同起源于电弱力，却表现出不同的中间粒子。这相当于观察我们日常生活中的自然变化。让我们以大气现象为例。

转向量子物理学，我们遇到了类似的转变。在绝对高能量的情况下，例如宇宙大爆炸后立即存在的能量，电磁相互作用和弱相互作用没有什么不同。它们融合成一种电弱力，其中媒介颗粒无质量且不带带电粒子，形成不对称系统。

在这个电弱时代，有两种载流子粒子在起作用：一种称为 B 玻色子的单线态，另一种称为 W1、W2 和 W3 的 W 玻色子三线态。在这种原始情况下，这些粒子的作用没有质量和电荷的区别，提供了我们目前认为是独立的力—电磁力和弱力。

让我们深入了解基础物理学深处爆发的惊人过程，这个过程是在宇宙从原始热量冷却时发生的。毕竟，温度在基本粒子和希格斯场的舞蹈中起着关键作用。

因此，我们的故事是在令人难以置信的热量占主导地位的条件下开始的，热量如此强烈，以至于希格斯场——我们物理现实的基石——结果为零。想象一下炎热的夏日，气温如此之高，空气中闪烁着热气，几乎察觉不到它的存在。

但随后情况发生了变化，气氛开始冷却。最初，这种冷却不会产生明显的变化，就像微风吹过一样，几乎察觉不到。然而，有一个类似于“露点”的时刻，此时空气不再能够容纳水蒸气，并发生凝结。

在基本粒子的世界中，当宇宙条件发生根本变化时，这种“露点”会发生在特殊的温度下。这通常都是关系到希格斯场似乎从几近于零状态再次苏醒并获得意想不到的力量并改变周围一切的转折点。

就在这时，真正的魔法发生了：粒子B和W，漂浮在原始“空气”中，没有重量或责任，突然面临一个新的现实。它们开始与希格斯场相互作用，正是这种相互作用赋予了其中一些粒子质量，从而将它们变成重W和Z玻色子，而其他粒子，如光子，仍然很轻且没有质量。

这个“神奇温度”指的是粒子物理标准模型中早期宇宙的一个临界点。在如此高的温度下，在大爆炸后不久的早期宇宙的条件下，希格斯场不具有目前的“真空期望”，因此不会将质量传递给粒子。

随着宇宙膨胀和冷却，其温度下降，当达到某个临界点时，希格斯场获得非零真空期望。这导致电弱对称性被打破，并通过希格斯机制将质量分配给 W 和 Z 玻色子，而光子保持无质量。这个过程也被称为自发对称破坏，它在我们所知的宇宙的核反应堆的形成中毫无疑问是发挥了至关重要的不可或缺的作用，核反应堆具有超乎寻常的弱核力和强大的电磁力等独特的作用力。

这个温度的确切数值是量子场论中复杂计算的问题，但它肯定比我们在日常生活中可以观察到的温度甚至现代粒子加速器中达到的温度高出几个数量级。

（编辑：汽车网）

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