根据QFT,如果是粒子创造了场,那么场如何比粒子更基本呢?

时间:2021-09-06 08:38:27   作者:
根据我们对自然的现代理解,我们宇宙的基本构件是局部规范不变的相对论量子场。所有的物质和辐射都产生于这些量子场。量子场渗透在宇宙的每一个时空点,它跨越了整个宇宙。每个基本粒子都是这样一个量子场的量子化激发。

每种不同类型的基本粒子都需要一个独特的量子场。这就是为什么一个带负库仑电荷的电子不同于一个电中性的光子。量子场的每一个量子化激发都有不同的能量。这是类似于紧吉他弦,被摘产生的声音,每个音符被不同的独特的力量应用到字符串的大小,基本粒子的生命周期是量子场激发的生命周期,在一个电子或光子可能等于宇宙的生命周期。

根据QFT,如果是粒子创造了场,那么场如何比粒子更基本呢

在这里,局域指的是一个量子场及其与另一个相同或不同类型的量子场的相互作用被定义在一个独特的时空点上。规范不变性是指在保持旋转轴始终指向一个固定方向的情况下,相对于空间旋转的内部对称的不变性。相对论不变性是缺乏相互作用的自然结果。质量只能产生于两个或两个以上的量子场之间的相互作用。所以在没有任何相互作用的情况下,一个量子场必须是无质量的,如果它是无质量的,它只能有一个速度,那就是空时空中的光速。

因此,由这些量子场产生的所有基本粒子都将是无质量的,因为质量产生需要量子场之间的相互作用。由于这些基本粒子质量,他们也手性,这意味着可以有2个独立的组件,在一个组件的线性动量方向相同固有自旋的粒子和其他组件的旋转和动量在相反的方向。

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这个描述只考虑无质量的基本粒子,比如光子,但是有质量的基本粒子,比如电子,质量不是零呢?这个质量来自电子的量子场与希格斯量子场的相互作用,希格斯量子场将两个手性成分粘合在一起,从而产生物理上观察到的质量为非零的粒子。只有当基本粒子的能量低于一个被称为费米能量的阈值能量时,这种粘合才会发生。这种粘合破坏了手性不变性,而手性不变性标志着质量的出现。这种引人入胜的质量产生现象是自发破坏规范对称这一深奥现象的附着物,这一现象至今仍未被完全理解。

到目前为止还好。但有一个问题。这种质量产生的规律不能解释宇宙中观测到的大多数(非暗物质)质量。我们宇宙中的大部分质量,被称为重子质量,来自一个非常不同的来源。它是由已知的基本粒子夸克和胶子被强核力限制在强子的非常小的体积内动态产生的。强子是指由两个或两个以上基本粒子组成的复合粒子。例如介子由两个夸克组成重子由三个夸克组成。

强核力有一种非常特殊的性质。当两个基本粒子之间的距离增加时,力就会变得更强,当距离达到强子直径时,力就会变得如此强大,以至于组成元素永久地结合在一起。这种结合产生了强子90%以上的质量。就像在希格斯场粘合的情况下,约束也导致手性不变性的打破,这一基本的自然现象也没有被完全理解。
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