龐學林微微一笑,說道:“惰性中微子!”
沈淵愣了愣,若有所思道:“你的意思是,利用惰性中微子去制造四夸克、五夸克材料?”
龐學林搖頭道:“老師,你應該知道中微子的CP破壞吧?”
沈淵點頭。
龐學林道:“一直以來,CP破壞相角δCP一直是中微子振蕩研究的關鍵參數之一,隨著惰性中微子的發現,我們已經可以精確測量出中微子振蕩中的CP破壞相角。但要知道,我們在K介子和B介子的實驗中同樣發現了CP破壞。在粒子物理學中,K介子是帶有奇異數這一量子數的四種介子的任一種。在夸克模型中,我們知道它們含有一個奇夸克,及一個上或下夸克的反夸克,而作為兩種夸克結合而成的K介子,恰恰可以與三夸克重子結合,形成五夸克粒子。由于五夸克中存在正反夸克相互抵消的效應,因此,這種粒子的存在并不違反標準模型的規則!”
沈淵睜大了眼睛,過了好一會兒才開口道:“你的意思是,利用K介子與重子結合,制造五夸克粒子,而中微子CP破壞相角的精確測量,將為我們測量K介子CP破壞相角提供依據。”
龐學林笑著說道:“不止于此,惰性中微子的出現,意味著我們對暗物質的研究進入了全新的階段。惰性中微子充斥于我們周圍的空間中,對宇宙星系、物質結構的形成起到了非常重要的作用。但正常情況下,這種作用存在,容易導致一些自由粒子發生衰變。但是假如我們有辦法屏蔽中微子,那么我們將有很大的可能在實驗室內制造出五夸克粒子,進而再此基礎上合成出全新強相互作用材料!”
沈淵皺眉道:“阿林,按照你所說的,這個應該是超越標準模型的新物理理論了吧?”
龐學林笑著點了點頭:“確切地說,這種新理論,是在標準模型理論地基上建設起來的新物理大廈。”
沈淵安靜地看著龐學林,自己這位弟子,野心比自己想象得要大得多。
他很清楚,想要在標準模型基礎上提出新的物理學框架,難度到底有多大。
說到標準模型,就得從四大基本作用力說起。
自然界有四大基本作用力,分別是:強相互作用力、弱相互作用力、電磁力和萬有引力。
主要區別簡單地說有兩點,一個是作用的對象不同,一個是傳遞的方式不同。
引力作用于有質量的粒子,注意這個質量不是靜質量,而是動質量,就是E=Mc^2中的M,和能量等價。也就是說引力可以作用到一切有能量的物質,我們宇宙中一切物質都是有能量的,所以說引力作用到一切物質。
電磁力作用到一切有電荷的粒子,包括電子,夸克,以及它們組成的復合粒子,還有傳遞弱力的W粒子。
暗物質就是因為沒有電荷,不參與電磁力,所以不發光。
強力作用到一切有色荷的粒子,包括夸克和膠子。夸克通過強力組成質子和中子,剩余的強力使質子和中子組成原子核。膠子雖然是強力的傳遞者,但自身也可以通過強力凝聚一起組成膠子球。
弱力作用到一切有弱同位旋的粒子,導致粒子衰變。
有趣的是弱力是唯一一個宇稱不守恒的,只有左旋的電子(右旋的正電子),左旋的中微子(右旋的反中微子,如果中微子不是馬約拉納粒子),左旋的夸克之(右旋的反夸克)之間會產生弱力。
這是四種基本作用力作用對象不同的區別,還有一個區別就是傳遞方式不同。
引力通過引力子傳遞,盡管量子引力理論一直沒有實驗證實,但按照該理論,引力子和光子一樣沒有靜質量,所以可以作用到無限遠,按照平方反比定律衰減。
強相互作用力是作用于強子之間的力,是所知四種基本作用力最強的,其作用范圍在10^-15m范圍內。強相互作用克服了電磁力產生的強大排斥力,把質子和中子緊緊粘合為原子核。
弱力通過W和Z玻色子傳播,在質子尺度上作用強度是電磁力的萬億分之一。弱力符合SU(2)對稱性。W和Z玻色子都是自旋為1的矢量場。
弱力與電磁力在更高的能量上是統一的,合稱“電弱相互作用”。在較低能量上,因為higgs機制,W和Z玻色子獲得了靜質量,弱力和電磁力分開。
粒子物理標準模型的提出,就是為了從本質上去詮釋這四大基本作用力的。
在標準模型中,規范粒子有13種,分別是傳遞強相互作用的媒介——膠子8種,傳遞弱相互作用的媒介——中間玻色子,分為W+、W-、Z0三種,傳遞電磁作用的媒介——光子一種,以及為了實現電弱相互作用在低于250Gev的能量范圍內分解為電磁相互作用和弱相互作用的特殊粒子——希格斯粒子。