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楊氏第一定律: 物理弱作用定律

(2006-05-23 10:12:22) 下一個

能量守恒定律是我們在中學物理中學過的物理學裏最基本定律之一. 它也可以看作傳統物理和現代物理的一條公理---在物理界的任何論文裏都不需要證明而放之"四海"而皆準的命題.

楊-李氏第一定律: β衰變中,弱相互作用中的宇稱不守恒. (注意, 不是"能量不守恒"!)

任何能量都靠粒子這個載體. 在粒子物理學中, 有三個起支撐作用的對稱: 一是正反粒子變換對稱(C-對稱/電荷守恒), 二是正反粒子空間(鏡像)反射變換對稱(P對稱/宇稱守恒), 三是時間反演(把時間t變為-t)變換對稱(T對稱/時間守恒).

什麽叫" 對稱", 在物理學中就是不變性, 也叫" 守恒".

所謂"宇稱”,可理解為左右對稱”或“左右交換”,按照這個解釋,所謂“宇稱不變性”就是“左右交換不變性”,或者“鏡象與原物對稱性”。它是表征粒子或粒子組成的係統在空間反射下變換性質的物理量。在空間反射變換下,粒子的場量隻改變一個相因子,這相因子就稱為該粒子的宇稱。我們也可以簡單地理解為,宇稱就是粒子照鏡子時,鏡子裏的影像。以前人們根據物理界公認的對稱性認為,宇稱一定是守恒的。這就像有正電子,就一定有負電子一樣。

然而, 當你一隻手對著鏡子拍時,鏡子裏的手或者說你的另一隻手卻不跟隨著拍,宇稱就不守恒了。楊李遇到q-t疑難: 在強相互作用力和電磁作用中P-守恒, 但在弱相互作用中的P-可能不守恒. 1956年楊振寧和李政道合作寫出《弱相互作用中的宇稱守恒質疑》的論文並由吳健雄博士等對該論文作出了實驗證實. 楊-李的宇稱不守恒(P-不守恒)1957年獲得諾貝爾獎。

當時為了修補這個洞, 物理界修正為"在C-P聯合變換下, 仍保持守恒, 稱電荷宇稱守恒", 使物理守恒保持完整性.

1998年年末,物理學家發現首例違背時間對稱性事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發現,正負K介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性。這一發現雖然有助於完善宇宙大爆炸理論,但卻動搖了"基本物理定律應在時間上對稱"的觀點(T-不守恒)。

2004年日本高能加速器研製機構的科學家利用周長3千米的大型圓形加速器“KEKB”,使電子和負電子進行碰撞,產生了大量的由2個基本粒子——誇克構成的B介子和反B介子,並且對它們衰變為其他粒子的過程進行了觀測。根據2年來對觀測數據進行分析的結果,科學家們證實,B介子和反B介子的衰變周期並不相等,而這種差別的概率為99.999%。衰變周期不相等,說明B介子數量最終要比反B介子數量多一些,這充分說明存在著所謂“電荷宇稱不守恒(C-P不守恒)”現象。美國斯垣福大學的直線加速器中心也發表了與日本方麵大致相同的研究結果。

物理的對稱守恒給完全打破了, 人們開始去建立別的可能是更(大)的對稱模型 ----更有POWER更能表達的對稱模型。---這個時候要找數學家才有突破!

楊和大物理學家費米1948年建過一個基本粒子的結構模式: 稱為"費米-楊模式". 這是粒子統計學的一個基礎. 

楊和大物理學家米爾斯合作,1949年提出了粒子的規範場理論,"米爾斯-楊規範場論"--成為
粒子物理世界的數學化表達---就象牛頓定律對宏觀世界的描述一樣那麽重要。用電腦科學或認知科學裏的術語,叫“知識的表示“。因為知識表示的不唯一性,我們可以尋找別的數學模型來表示粒子的場。例如,群,域,環,e-算子,。。等等數學理論來描述問題,以達到對問題的清楚理解,以達到對問題的清楚解答就夠了。

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