第521章 大统一理论之路?

第523章大统一理论之路

那希格斯机制又在弱相互作用分离的过程中扮演者怎样的角色呢？

众所周知，所谓的希格斯机制，其实是标准模型中的一个重要理论，它解释了为什么某些基本粒子有质量，而有些粒子则没有质量，它是赋予粒子质量的机制。

这个机制涉及到一种名为希格斯场这种遍布于宇宙中无所不在的场，它通过自发对称性破缺来赋予粒子质量。

而由规范场理论.包括杨米尔斯理论推导得到，想要在规范场理论的框架下统一电弱力，就必须假定W和Z玻色子起初不带质量，它们具有质量是后天因素赋予的。

也就是大家熟知的希格斯机制。

从没有质量到有质量的这个过程，就是对称性破缺过程。

弱力的三种传播子，正负W玻色子和Z玻色子有了质量之后，它们的作用范围连原子核都突破不了，使得弱相互作用力彻底变成了一种短程力。

其作用范围只有10的负18次方米，是一个质子长度的千分之一。而电磁力却是一种长程力，其传播子光子质量为零。

也就是说，只要使得弱力的传播子的质量也为零，它的表现形式就会跟电磁力一样变成长程力，这也就是电弱力的统一时刻。

而在标准粒子模型预言，希格斯机制失效的临界温度，也就是让电磁力和弱相互作用力统一为一种力的临界温度下的能级为100GeV。

这种现象解释了大自然中为什么只有大约100种已知元素，那是因为原子核的质子数超过100个之后，它们之间的斥力甚至连强力也难以遏制。

而对称性破缺的关键因素，则取决于温度。

那么如何把强相互作用也统一进去呢！

首先就得了解强相互作用力是什么样的力，强力，它是负责将原子核中质子和中子结合在一起的力。在任何原子核中，所有的质子都带正电，如果没有强力的束缚，它们就会因为电磁力排斥，使原子核破裂。

而现在，刘迷言的意思是继续用标准模型这个思路，对强相互作用力进行统一，三力和一成为一种力，让人类把大统一理论变为现实，变成如同电弱理论一样被人类掌握的理论。

那么在什么样的情况下才能让弱力的传播子质量为零呢，答案显而易见，就是规范场论对称性不破缺的时候。希格斯场对称性不破缺，希格斯机制就不生效，弱力的传播子就不会获得质量。

这就是所谓的夸克禁闭，夸克之间的距离越远，强相互作用力就越强，距离越近反而越弱，因此夸克之间的距离越近反而越自由，此等现象被称为渐进自由。

强力的传播子是胶子，跟弱力的传播子不同，它的质量是零，因此它的速度是光速，这点跟电磁力的传播子一样。不同的是，强力的传播子胶子被琐死在了夸克之间，无法脱离。

只要温度足够高，希格斯机制就会失效，对称性破缺就不会发生，W和Z玻色子就无法获得质量，电磁力和弱相互作用力在表现形式上就会完全一样。这时候的弱相互作用力的传播子速度也会变成光速，并且跟电磁力一样，在宇宙中无限传递。

换句话说，是强力克服了质子间的排斥力，将它们束缚在原子核内。

人类的粒子对撞机有能力撞出这能级，所以真的就模拟出了电磁力和弱相互作用力的统一，故而顺利的统一了这两种力。

所以从这里就可以看出，想要将强相互作用力进行统一，就得让其传播子突破夸克层面，变成跟电磁力一样的长程力。

按照这个思路，那必然就要想办法让强力的传播子突破夸克了。那么如何才能让强力的传播子突破夸克层面呢？

答案依旧是温度。

标准模型推论认为，环境能量在10的15次方GeV以上的时候，夸克之间就不会被胶子束缚住，夸克禁闭和渐进自由就会消失，胶子就能以光速的形式冲出原子，如此，强力就变成了长程力。

科学家就可以在这种情况下，收集各种数据，然后按照科学理论的完善办法，完成强力的统一，让人类掌握大统一理论。

当然，在这种情况下，原子也就不存在了。

那为何会知道10的15次方GeV这个能量值是临界点呢？

这有得回到之前说的，宇宙不分上下前后但分左右这事儿上了，当然还有量子色动力学。

当人类本着大力出奇迹理念，用暴力强行撞碎质子中子甚至轰开夸克的时候发现，夸克对在被撞开之后，那个使得夸克被撞开的能量恰好是新夸克形成所需的能量。

于是乎，夸克刚被撞开，这些能量瞬间就形成新的正反夸克对，而这两个新行程的正反夸克组合的色荷恰好是白色，嗯这是因为量子色动力学规定夸克的总色荷只能是白色，即色中荷。

于是，胶子又在新的正反夸克对中传递强力。

等于是撞了个寂寞。

当然也不完全寂寞，至少这一现象也让科学家们注意到，正反夸克对它不湮灭。

在人们的认知中，正反物质在一起肯定会湮灭，事实也是如此，可正反夸克对都黏一起了就是不湮灭。

这就神奇了。

对于这样的现象，人类肯定想办法弄明白为什么。事实上，在无数科学家的努力下，也弄明白了其中缘由。

那就是手性对称性。

科学家们发现，只要正夸克和反夸克具有手性对称性，也就是手性对称性成立，它们就会湮灭。

反之，如果手性对称性遭到破坏，那么它们就不会湮灭，然后根据量子色动力学我们知道，因为胶子色中荷需要，正反夸克就会聚拢在一起，而这股将它们聚拢在一起的能量，就是夸克之间的结合能。

宇宙不分上下前后却分左右，便是如此的神奇。

而这个过程被称为手性自发对称性破缺，由这种现象产生的结合能是构成了质子、中子质量的99%，是的，在夸克层面上的结合能表现成了质子中子的质量。

这便是我们日常所见一切事物的质量的源头。

那么现在就显而易见了，刘迷言的目的就是要获得更强大的对撞机，从而使得人类可以在实验室中撞出10的15次方GeV能级，重现当初宇宙大爆炸时手性对称性还没有破缺的环境，然后研究强力还是长程力的时候是怎样的景象，三力合一的时候是怎样的，具体有什么物理表现等等等等.

以此探索掌握大统一理论。

科学是一门以实验为基础的学科，没有实验，没有数据，就不会有进步。宇宙规律的门槛，还不至于低到仅凭俺寻思之力就能掌握的地步。

郁南风知道这一切，所以他明白刘迷言的诉求，同样也因此，他此刻不知道说什么好。他也想说人类可以制造出那样的对撞机，同样愿意看到人类拥有更强的对撞机，可是现实的技术实力不允许啊！