作者:新手钓鱼人
这个模型虽然用后世的眼光存在严重的错误,比如说它无法解释弱核力的传递,但在眼下这个时期还是有不少支持者存在的。
这部分支持者的主力便是霓虹国内的理论物理学家,例如帝大便在今年3月份组织了一次相关推导计算——也就是朝永振一郎提到的那次计算。
当时他们参与推导的学者超过了40人,因此计算覆盖的粒子同样很广。
其中既包括了南部阳一郎猜测的微粒,也包括了电子、中微子这些已经被发现的基本粒子。
其中中微子的计算数据里,便囊括了这么一栏不变质量谱的参数。
不变质量谱这玩意儿解释起来比较复杂且没意义,具体概念并不需要掌握的太清楚,倒是有个小细节可以知道一下:
后世张鲁一、于和伟主演的科幻剧《三体》第一集 32分06秒有个机房画面,画面中间那个屏幕左下角一个类似八边形的图案就是不变质量谱……也就是e+mu事例。
汤川秀树虽然没有直接参与相关数据计算,但当时他却以顾问身份对推导进行了指导,最终的数据也汇总到了他的身边。
所以他才会和小柴昌俊对这个数据略感熟悉——小柴昌俊也是当时参与计算的学者之一。
“电子中微子吗……”
汤川秀树目光继续锁定了面前的报告一会儿,随后转头看向了小柴昌俊,对他问道:
“小柴桑,你对这个数据有什么看法吗?”
现场的四个霓虹人中铃木厚人年纪最小,此时还在读本科呢,所以他直接被汤川秀树排除在了可以交流讨论的人选之外。
剩下的汤川秀树本则主要精通于π介子以及相关核力理论,可以说他将前半生时间都梭哈进了π介子的相关研究,电子中微子接触的并不算多。
剩下的朝永振一郎的方向在于电子色动力学,更多还是侧重框架性的推导。
所以四人之中,只有小柴昌俊的研究方向最为特殊——他的方向是标准的中微子相关。
实际上。
现场的这四人都不知道,如果再把时间往后推上个二三十年,小柴昌俊还会成为第一个截获由超新星爆炸所释放的中微子的科学家。
未来他获得诺奖的成就之一也是宇宙中微子的相关研究,霓虹的神冈中微子探测器也同样出自他手。
可以这样说。
小柴昌俊整个人就是中微子的形状了……
因此面对涉及到电子中微子的问题,汤川秀树最先寻求的自然是小柴昌俊这个专家的意见。
“……”
接着小柴昌俊沉默片刻,组织了一翻语言,缓缓说道:
“怎么说呢……电子中微子是已知三种中微子的一类,1930年的时候被提出存在的可能有,五年前被莱因斯教授团队正式发现。”
“这种粒子在运动轨迹中通常有一个超过90°的大回转,它具备两种不同费曼图和电子进行作用——这是它在物质中的质量本征态和真空中不一样造成的。”
“正因如此,它才会叫做电子中微子。”
汤川秀树微微点了点头,将话题范围再次缩小了一些:
“那么小柴桑,电子中微子在耦合这块的情况呢?和我提出的汤川耦合理论之间是否存在某些关联?——我这些年的重点一直都在介子层面,中微子了解的确实不多。”
“耦合啊……”
小柴昌俊思考的时间更长了一些,同时一边思考一边还摇着头:
“印象中似乎没有实质数据,毕竟中微子和介子是两种概念……”
眼下这个时期的物理学界虽然没有完全发现61个基本粒子组成的微粒模型,但中微子和介子的关系多少还是已经认知清楚的:
中微子是费米子,它仅通过弱力和引力参与相互作用,它是电中性的,并且静止质量非常小。
介子的静质量则介于轻子和强子之间,是自旋为整数、重子数为零的强子,同样可以说是比电子重的带电或不带电的粒子。
介子是一种亚原子粒子,通过强相互作用结合在一起,也就是此前提及过在如今这个年代都发现了两百多颗的强子之一。
它种类包括带正负电的以及中性的π介子,带正负电的以及中性的κ介子以及η介子。
只是比起其他强子,介子的性质要更加特殊一些——它们会负责传递核力。
也就是说核力是一种交换力,它通过交换介子发生作用。(注:这眼下这个时代的认知,后世的理论中π介子其实并不能算传递核力的中间媒介物,它的性质非常复杂)
其中π介子的发现人,便是小柴昌俊面前的汤川秀树。
一般情况下。
中微子+正电子可以生成正介子,中微子+负电子生成负介子,中微子+正电子+负电子生成中性介子,除此以外二者基本上没有太大关系。
就像相同的血红细胞可以组成男人也可以组成女人,而男女之间的属性差别和血红细胞其实是没啥直接关联的……
但是说着说着。
小柴昌俊忽然想到了什么,整个人忽然猛地看向了汤川秀树:
“等等,汤川桑,说起耦合这个情况……我倒是想起了一件事。”
汤川秀树连忙问道:
“什么事?”
小柴昌俊沉默了几秒钟,缓缓说道:
“汤川桑,如果我没记错的话……去年我们研究所对电子中微子的数学计算中,曾经在某个相同波峰附近似乎出现过一个很诡异的数据项。”
“这个数据项在物理性质上带着电负性,属于一个数学上的额外项。”
“只是那次计算不同于前一段时间的的南部模型推导,只是一次规格不高的内部课题……或者说内部的讨论,参与者只有十个人不到,大多都是我们研究所的研究员甚至学生。”
“所以当时我们以为这个额外项只是误差所以就没有太过在意,但今天你一提到耦合这个概念,我就忽然想到了另一种可能……”
“也就是这个数据项其实是某种低速耦合在数学上的表示,但它的情景和常规的汤川耦合并不一样?其实它预示着另一个全新的研究方向?”
听到小柴昌俊的这句话,汤川秀树整个人顿时瞳孔一缩:
“红豆泥?竟然有这么回事?”
早先提及过。
汤川秀树提出的汤川耦合理论一直都是一种低速情景的定理——也就是所谓的【科幻】分类。
这个分类不能说特别小众,但整体占比也就10%-15%左右。
所以这些年汤川秀树始终都在尝试跳出原本的分类,想要扩大自己的受众范围——也就是让汤川耦合能够适用于其他情景。
这种操作虽然难度较高,但并不是完全没有可能。
比如最有代表性的就是爱因斯坦场方程的几个解。
爱因斯坦场方程的第一个严格解叫做史瓦西解,它描述的是黑洞的一种状态,所以也叫做史瓦西黑洞或者史瓦西度规。
史瓦西解的情境是不旋转……也就是j=0与不带电荷,而如果将前者换成旋转状态,则可以优化出克尔解。
如果改变的是不带电荷,则适用情景的则是雷斯勒-诺德斯特洛姆解。
这属于典型的某些基础概念经过变换,适用于不同种情境的物理模型案例。
还有杨老和米尔斯推导的杨-米尔斯场,这个框架本质上也是外尔规范场的一类变种罢了。
所以理论上来说。
汤川耦合经过某些变化适用于另一种框架,其实也是存在一定可能性的。
获得诺贝奖后。
汤川秀树人生的唯一执念便是将汤川耦合的适用范围扩大,让自己在物理学史上的地位得到进一步的提高。
而眼下……
某个可能性似乎遥遥的出现了。
随后汤川秀树整个人深吸一口气,平复下了内心的激动,对小柴昌俊说道:
“小柴桑,有什么办法能够验证你的猜测吗?”
小柴昌俊看了他一眼,说道:
“如果只是数学上的推导……我可以试一试。”
听闻此言。
哗啦——
汤川秀树整个人立马从座位上站了起来,双手紧紧的贴在了大腿两侧,郑重的朝小柴昌俊鞠了个躬:
“小柴桑,拜托你了!”
小柴昌俊闻言同样和汤川秀树回了个礼,毕竟无论年龄还是成就,汤川秀树都算是他的长辈。
接着他很快从桌上拿起笔,开始做起了相关推演:
“汤川桑,我还是第一次尝试将Yukawa耦合与中微子结合,整个过程恐怕还需要您多多指点。”
“根据手征的规范理论,也就是左右手费米子属于不同表示的规范理论,左右手旋量定义为ψR≡1+γ52ψ,ψL≡1-γ52ψψ-R=ψf1+γ52γ0,ψ-L=ψf1-γ52……”
“如果先考虑Dirac Lagrangian中不依赖于质量的项,可分成左右手部分如下,也就是ψ-D/ψ=∑ε,ε′=±ψf1+εγ52γ0D/1+ε′γ52ψ=∑ε=ε′=±ψf1+εγ52γ0D/ψ=ψ-RD/ψR+ψ-LD/ψL……”
“这种情形中最重要的是标准模型,它的规范群是SU(3)×SU(2)×U(1),左右手费米子在SU(2)×U(1)部分下变换方式不同,也就是两手征分量在U(1)下带不同荷,左手费米子组成SU(2)双重态,右手费米子组成SU(2)单重态……”
早先提及过。
汤川耦合是一个低能有效理论,这里的低能不是个贬义词,而是低能级的意思。
用后世的概念来说就是……
耦合的标量粒子不是胶子,胶子质量为0但不是长程相互作用是因为耦合强度太大所以低能下只能观察到色单态,也就是说你只能观察到色中性的粒子。
而低能下强相互作用的实际表现为传递一个介子……也就是有质量的标量粒子,两个夸克组成的复合粒子,来近似描述的短程力,这就是汤川耦合。
非常简单,也非常好理解。
传递核力的是π介子,相关定量计算适用的是标量场的KG方程:
为λ(ψ-L riΦi)ψR r=λvmψ-L r1ψR r+λ(ψ-L riφi)ψR r。
所以小柴昌俊如今要做的,就是将这个方程的情景试着与中微子的额外项契合起来。
这不是一件很容易的事儿,但小柴昌俊此时的干劲却很足。
毕竟……
如果这个额外项真的能和汤川耦合在数学上契合,那么他们很可能发现的就是一个全新的物理赛道!
到时候汤川秀树将会封神,而他和朝永振一郎则会一同鸡犬升天……
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