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第一百六十六章 完善標準模型的數學定義


更新時間:2024年01月21日  作者:首席設計師  分類: 科幻 | 超級科技 | 首席設計師 | 終極學霸 

當根據理論的指示,無法在實驗中找到對應的結果時,考慮理論存在問題,并不奇怪。

尤其是對于物理學的標準模型來說。

標準模型并不標準,這也算是物理學界眾所周知的一件事情。

畢竟首先就有一個問題,那就是標準模型并沒有把引力給描述進去,因此,假設未來的某一天,物理學家真的能夠將相對論和量子力學完美的統一起來,標準模型大概也就需要經過一次大修改,從而將引力給放入框架中。

但是那一天顯然還是太遙遠,現在的標準模型,還僅僅只能將電磁力、強力和弱力這三大力放在一個模型中進行描述,甚至雖然它們被放在了一個模型中,卻并不意味著這三大力就統一了。

到目前為止,僅僅只有電弱兩力得到了統一,而強相互作用力,依然存在于模型之中,游離于電弱之外。

像是李牧他們這一次發現的奇特強子,也是為了進一步幫助物理學家們找到強相互作用力的性質特點,從而為把強相互作用力納入統一的提供幫助。

因此他們的論文才發出去沒過多久,就已經引起了很多研究強相互作用力的學者們引用。

“而現在,標準模型告訴我,Zcs(3985)和中性伴隨態應該是同時生成的,但是在實驗數據中,完全沒有體現出來,就像是有什么東西……”

“在這些實驗數據中,將它給隱藏了起來。”

他的腦海中各種各樣的想法略過,直到最終,一個名詞從他的心底浮現。

非微擾效應。

“在想什么?”

宿舍的門被打開,一道聲音傳來,實際上也主要是因為李牧沒有關上門。

李牧將思維從腦海中的想法中抽離,轉頭看了過去。

“岳院士。”

“嗯。”

岳瑯點了點頭,隨后坐在了李牧的旁邊。

“還在尋找那個中性伴隨態的粒子嗎?”

李牧點了點頭:“是的。”

岳瑯笑了笑,感慨著說道:“年輕就是好呀,還有這樣的精力和沖勁,就像我當年一樣,我大學畢業之后,就在CERN那邊工作,跟著丁肇中先生的L3組一起做研究,當時我們也是在尋找各種新粒子。”

“那時候的我也和你一樣,充滿了干勁,覺得自己肯定能夠找到一種新的粒子。”

“而事實上,我們最后也找到了,當然,只不過和我的關系并不太大。”

岳瑯搖搖頭,大概是在感慨自己當初那天真的想法。

“粒子物理學說麻煩也不麻煩,說簡單也不簡單,那些還沒有被發現的粒子,好像就擺在我們的眼前,在標準模型的指導下,等著我們去找到。”

“但現實總是證明,它們似乎又總是在逗我們。”

“所以,咱們要做的就是,先假裝不在意這些粒子,然后某一天突然發難,就能抓住它們漏出來的一個尾巴。”

李牧微微點頭,他聽得出來岳瑯是在勸自己不要太過于強求。

“您說的對。”李牧應道:“不過有時候我們總得要去嘗試。”

岳瑯笑道:“當然,這樣想也有道理。”

“那么,你現在有什么想法了嗎?”

李牧沉吟片刻,隨后說道:“理論告訴我們,不管是帶電荷的奇特強子還是中性的奇特強子,它們都是在粲介子衰變末態過程中共同誕生的。”

“但現在,如果在實驗數據中找不到吻合的信號。”

“所以我現在不得不考慮會不會是理論,我們的標準模型出現了問題。”

聽到李牧的話語,岳瑯陷入了半晌的沉默,大概半分鐘后才開口道:“我必須得說,你的這個想法,非常大膽,也非常重要。”

“當實驗不能驗證理論,我們就必須考慮理論是否不完美。”

岳瑯站了起來。

李牧的話語,顯然引起了他的重視。

在宿舍中踱著步,岳瑯低頭沉思。

“盡管到目前為止,幾乎所有和電弱強三力相關的粒子對撞實驗結果,基本都合乎標準模型,但是我們卻也必須得承認,只是幾乎。”

“李牧,伱應該也知道,咱們物理學界一直在回避的一個問題,那就是標準模型雖然很準確,但其實這個模型其實甚至并不自洽。”

聽到岳瑯的話,李牧點了點頭。

“這么多年來,我們一直在努力中,卻始終得不到對標準模型的非微擾定義,比如說通過格點理論的非微擾定義。”

“目前的標準模型是用一個級數展開,也稱之為微擾展開的方式來逼近定義的。”

“如果我們只取級數的前幾項,我們就會發現標準模型能夠給出和實驗結果十分相近的結論,這也是為什么它被稱之為非常成功的理論。”

“可是如果我們取級數展開的前幾百項,標準模型的結果將跟實驗有很大的差距。”

“取級數展開的項越多,標準模型的結果就跟實驗的結果差距越大,甚至會趨于無窮大,所以由級數展開來逼近定義的標準模型,在理論上并不是一個自洽的模型。”

說到這里,岳瑯的聲音頓了頓,他停止了踱步,抬起頭看向了李牧。

“也許你的質疑是對的,實驗數據無法和標準模型相互照應,很有可能便出現在這個問題上面。”

“但遺憾的是,這個問題并不好解決。”

“物理學界嘗試了這么多年,都仍然未能將標準模型的級數展開實現收斂,也許我們只有將它收斂起來,我們才能夠找到那個想要的中性伴隨態。”

岳瑯搖了搖頭,微微嘆了口氣。

這種物理中的未解決問題,就像是數學中的猜想,歷時許久,但始終未被解決。

也許只能交給李牧這樣的年輕人吧?

至于像他這樣的老年人,大概就做不到了。

畢竟眾所周知,一名科學家最突出的成就往往誕生于其青年時期,而老年后,基本上所能做的也就是對這過去的成就進行修修補補了。

最后,岳瑯拍了拍李牧的肩膀,又笑道:“當然你也不用太過著急,現在的這些實驗數據,發現不了中性伴隨態的存在,以后還是可以的,現在也就僅僅十來萬組數據罷了,年底的時候,正負電子對撞機將再次啟動,下一次我們將會優化對撞參數,就不會像是這一次只找到了127個。”

“樣本量越大,就越有機會發現。”

“所以不用著急。”

“當然,如果你想要用自己的數學能力去彌補標準模型的不自洽問題的話,我也表示支持。”

“這也是你這樣的數學天才應該做的。”

“加油吧,少年。”

隨后,岳瑯不再多說,轉身離開了宿舍。

而李牧則陷入了思考之中。

標準模型的微擾展開嗎……

他提起筆,在紙上寫下了標準模型級數展開式。

而后,數學中關于微擾理論的知識也進入了他的腦海中。

“物理學界對標準模型級數展開式,希望當n趨于無窮大的時候,Fn(g)也能夠趨近于我們想要的積分值,但目前來說,N趨近于無窮大時,Fn(g)只會發散,不會收斂。”

“這只能是因為缺少了一個或者是幾個限制性的條件。”

“但是這個限制性的條件會是什么呢……”

李牧的目光忽然一定。

接著,他憑借自己的數學直覺,給每一級數項,添加上了一個限制條件。

這是一個看起來十分麻煩的式子,但是在李牧的眼中,這個式子充滿了數學美。

但最關鍵的是——“好像……找到了?”

他有些發怔。

因為,這原本整個發散的級數展開式,在這個新式子的加入下,忽然就實現了收斂。

“難道這個問題就這么解決了?”

就像是一種神奇的直覺,指導著李牧將發現了這個式子。

他皺眉思考了片刻,一時間也感到難以相信。

困擾了物理學界幾十年的問題,自己就憑借著對原標準模型級數展開的發散性,直接找到了控制其發散的條件?

只不過隨后,當他又仔細研究了一遍之后,他就發現了不足之處。

“這個式子還缺乏對弱相互作用力的協調。”

“這,應該就是問題所在……”

只不過雖然發現了問題,李牧的臉上卻露出了笑容。

因為這偶然間的數學直覺,雖然并沒有直接指向答案,卻讓他找到了解決整個問題的鑰匙所在。

也許,給標準模型一個非微擾的完整數學定義,將要在他的手中實現了。

(本章完)

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