粒子物理标准模型要点课件.ppt
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1、粒子物理标准模型-the firstl组成物质的最小单元:夸克、胶子l最基本的相互作用:强作用、弱作用、电磁作用、引力作用l粒子物理的标准模型强作用弱作用电磁作用l 基本粒子:轻子(电子、缪子、中微子)、强子(介子、重子)l 轻子与强子的区别:轻子之间不能,而强子之间能“直接”发生强作用。l 强子由种类不多的夸克做成的,而且夸克不能作为“自由粒子出现”,用专业术语来说,夸克是被“禁闭”的,所以夸克和轻子处在同一前沿,是构成物体的、已知的最小单元。奠定了标准模型在物质结构方面的坚实根基四种相互作用l强作用的强度比弱作用大许多,从而他们分别得“强、弱”之名。l四中相互作用之中强、电磁、弱三种在相对
2、论变换下都具有“矢量(轴矢量)”的性质,保证了它们可能成为与时空联系起来的规范相互作用。放射性地发现电磁作用、引力作用(长程,明显不为零的强度,易于察觉)强作用、弱作用(短程,原子核的大小尺度内,强度才明显不为零,难于察觉)前后作用力统一上的尝试引力与电磁力统一的尝试失败标准模型在作用力上的统一(只涉及强、弱、电磁作用)成功 在标准模型中这三种相互作用的形式都由具体的规范对称性规定,因而成功的将它们相对统一起来。各种各样的力,除了引力,都是由这些基本相互作用诱导出来的,其作用形式完全由上述基本粒子间的“普适”的形式所决定。标准模型标准模型是涉及到当今世界技术能达到的最小尺度(10-1610-1
3、7厘米)的微观世界规律的理论 运动规律:“粒子”和“波动”二相性 作用量具有“最小单位”,即全都要量子化,最小单位为普朗克常数(6.62710-34JS)的量。 这样小尺度下的量子化:电磁波需要粒子化,电子等粒子需要波动化量子场论:粒子物理的主要理论工具光速不变所有物理规律都具有相对论性a 相对运动的参考坐标系下b 运动接近光速时,运动贵了的相对论性非常明显a、b为建立量子力学和狭义相对论两个理论体系的要点。量子力学:在研究微观“小”世界中,量子力学规律是主导狭义相对论:在研究高速运动、粒子产生和转化方面,相对论规律显著量子力学相对论量子场论:粒子物理的主要理论工具,也是粒子物理标准模型的理论
4、基础重整化理论l重整化理论是量子场论的重要组成,它解决了量子理论的高阶效应的计算问题,是理论计算的精度推进到极高的程度。l自由度无穷多 数学上的无穷大l重整化理论的做法是吧出现的无穷大归结到物理观测中去,无穷大不再出现,从而得到确定的有限值,是理论计算变得有物理意义。 有时量子场论与相应的物理体系的理论结合,会出现随着计算阶数的增加,不断出现新类型的无穷大的情况,此时,我们不能把所出现的无穷大仅归结到有限个观测量中去。所以重整化理论有很大的局限性,不能将所有出现的无穷大归结到有限个测量中去的情况称之为,不可重整化理论。重整化理论:预言能力强,理论可以达到理想的计算精度不可重整化理论:没有重整化
5、理论的那种能力,一般称之为“有效”理论用描述相互作用数学上l标准模型建立前夕缺少一个重要的原理性元件:规范粒子的质量怎样产生?l希格斯机制:可以使规范场粒子得到静质量,解决了这一问题。2013年证明 了希格斯粒子的存在,也间接性的证明了希格斯机制的正确性。用相应的希格斯场(标量粒子场)造成物理真空的对称性破坏,实现规范粒子质量的产生。电弱理论标准模型中的电弱理论由于希格斯机制产生质量的方法不会破坏理论的重整性,所以标准模型完整的建立起来。标准模型理论概括介绍轻子和夸克轻子:中性带电电子(e)缪子()韬子()(依味道划分) 中性轻子称为中微子,也有三种味道,对应的有电中微子(e)、缪中微子()、
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