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第37章 弱电统一(第2页)

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这时,就能让光子朝着偏振的方向运动,光子就获得了第三个自由度,产生第三种偏振。

这非常抽象,违背着智慧种的认知,展示回到了粒子的角度——这就是为何通常要使用不是粒子的“粒子”

来描述世界构成的原因——自旋为1,拥有质量的粒子,有着三个自旋态,分别是:+1,0,-1。

而被我们熟知的光子,只有两个自选态:+1,-1

重新回到量子场中,自旋就对于粒子而言,即是场激发的自由度。

规范玻色子没有质量,如光子,有着两个自由度;而当它拥有质量时,则必须有三个自由度。

弱力的规范玻色子拥有质量,因此它的场激发有着三个自由度,是什么东西让这个平面的场获得了第三个激发的自由度呢?

答案是另外一个场,一个形态迥异于基本粒子场的场,希格斯场。

希格斯场是个复值二重态标量场,复值指带有虚数和实数的复数,二重态代表着描述希格斯场的函数有着两对复数,标量即自旋为0,其可视模型如同一个中间凸起的碗,它提供着两种震**模式,沿着碗壁和中间的凸起上下来回震**的便是有质量的希格斯玻色子,紧贴着碗底环绕中央凸起圆周运动的,是无质量的戈德斯通玻色子——一种被弱力的规范玻色子吞掉的玻色子。

一个希格斯场的拉格朗日量,两对复值就包含着四个部分,其中,第一对复值对应着两个带电的戈德斯通玻色子,第二对电荷为0的复值,其实数部分对应着一个希格斯玻色子,虚数部分对应着一个电荷为零的戈德斯通玻色子。

其中三个戈德斯通玻色子,正好对应着弱力的三种规范玻色子,即带电的w+和w-玻色子以及不带电的z0玻色子。

在希格斯场的拉格朗日量中,把描述希格斯场的部分展开,便会得到一个只带有两个变量的函数,这两个变量便是代表着希格斯场震**角度变化,即环绕中央凸起震**的希格斯玻色子;以震**半径变化,即沿着碗壁与凸起面上下来回震**的哥德斯通玻色子。

这时,在将开始那个拿掉质量项的弱力拉格朗日量,与希格斯场的拉格朗日量相加后,再进行规范变幻,并要求其满足规范对称性,我们就能发现结果中代表着格德斯通玻色子这个变量消失,质量项重新出现。

弱力的玻色子从戈德斯通玻色子中获得了额外的自由度,因此拥有了质量,这就是希格斯机制。

希格斯玻色子与戈德斯通玻色子自旋均为0,便是弱力的规范玻色子获得的额外自旋态,否则它们的自旋态将是+1与-1,就如同光子那般。

终于,展示回到了弱电统一数学模型预言的四个玻色子上。

在弱同位旋影响下,w3玻色子与b玻色子混合在了一起;弱超荷的影响下,w1和w2玻色子也混合在了一起。

由于希格斯场的自发对称性破缺,存在着破缺角度,混合的玻色子平面间也因此存在着角度,即温伯格角,或者叫弱混合角。

发生混合的玻色子,混合时平面角度有所不同,因此出现了混合部分多少的差异。

较多的b玻色子与较少的w3玻色子混合形成光子,较少的b玻色子与w3玻色子混合成了z玻色子;同理,较多的+玻色子,较少的-玻色子。

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