正在阅读《第14章 亲爱的,我的希格斯在哪儿》
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按照诺特的理论,如果Z玻色子开启或关闭弱超荷,那么这个属性一定去往某处或来自某处。弱超荷是一种守恒性质,不会凭空产生或凭空消失。一定还有一个场,它能够从Z玻色子吸收弱超荷,或者向Z玻色子提供弱超荷。这个场就是布绕特-恩格勒-希格斯场。

每次Z玻色子变成左手性的时候,它就从场中吸收弱超荷(吸收一个戈德斯通玻色子);当它翻转成右手性的时候,它就把弱超荷退还给场(释放一个戈德斯通玻色子)。

我把Z粒子想象成一种发条假牙玩具,它不断地开合,同时吞噬或吐出弱超荷。

下面这张费曼图表示一个Z粒子不断地与布绕特-恩格勒-希格斯场混合与脱离,所以当我发现一个Z粒子的时候,也就“在它的嘴巴里”发现了戈德斯通玻色子。

这张费曼图显示了一个Z粒子呈之字形运动,从左手性(L)跳到右手性(R)。它最开始处于左手性,接着翻转成右手性,并释放一个携带弱超荷的戈德斯通玻色子(见图中虚线)。它暂时处于右手性,接着翻转成左手性,并吸收了一个戈德斯通玻色子,重新获得弱超荷。如此周而复始。

谁在乎呢

当两个粒子相互作用时,它们的场就会耦合。但如果一个粒子不断地改变自己的手性,耦合就会消失。

这就好像一个Z粒子每隔几秒就会变换心情,从愉悦、振奋变得阴郁、古板一样。如果你想给Z粒子讲一个笑话,就必须抓紧时间,因为它会随时变得不苟言笑,你们的互动将不复存在。或者如果你想告诉它宠物马的死讯,也必须抓紧时间,因为你马上就会想出一个关于死马的双关语,并把笑意浮现在脸上。

当Z粒子翻转手性时,它变得更难与之相互作用,而这样的粒子不容易被影响。Z粒子会像子弹穿过烟雾一样穿过周围的各种场,但不改变手性的粒子更容易受影响。

换句话说,快速翻转手性的粒子倾向于保持原来的轨迹,而缓慢翻转手性的粒子很容易偏离航程。我们只需要描述重物体和轻物体之间的区别。

光子能被反弹,是因为它没有质量;而Z粒子不容易被抓住,动量保持不变,这意味着它很重。手性翻转被认为是质量的来源,因此是布绕特-恩格勒-希格斯场使Z粒子有质量,而光子没有质量!

不仅仅是Z粒子。μ子手性翻转的速度比电子更快,这意味着它更难减速,因此μ子比电子更重。当然,事实也是如此。

事实上,W+粒子、W-粒子、电子、μ子、τ子和所有的夸克都在不断地翻转手性,这意味着它们的超荷需要通过布绕特-恩格勒-希格斯场守恒。每一种粒子都通过所谓的“汤川耦合”机制与这个场耦合,这非常合理地解释了为什么粒子一开始就有质量。你看,现在手性不是无用的了吧?

神圣的质量守恒对称性破缺,蝙蝠侠!

正如我们已经看到的,我们没有办法探测布绕特-恩格勒-希格斯场。戈德斯通玻色子允许粒子手性翻转(获得质量),它与粒子混合在一起,我们无法探测到单独的戈德斯通玻色子。

事实上,诺贝尔奖得主利昂·莱德曼写了一整本书描述自己的挫败。他原本起的书名为《该死的粒子》(TheGod-damnParticle),因为戈德斯通玻色子太难找了。可惜出版商不同意这个书名,所以莱德曼简化成《上帝粒子》(TheGodParticle),这个名字的争议就少很多。[6]

那么,当粒子总是与其他粒子混在一起时,我们要如何检测它对应的场?在这个方面,彼得·希格斯比另外两人走得更远,这也就是为什么人们开始把整个场叫作希格斯场(也许也因为更顺口)。

希格斯场与其他场都不同,因此希格斯认为它可以做一些新奇的事情:携带振**波。其他场在空间中的每一点都有0值,但希格斯场没有,如果你给它足够的振**,你就可以向它发送瞬时压缩,作为希格斯场中的瞬时量子被检测到。这就是希格斯玻色子。

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