第675章 粒子大厦终建成！标准模型惊天下！
第675章 粒子大厦终建成！标准模型惊天下！大道六十二！引力子遁其一！盖尔曼提出的夸克模型，解释了纷繁复杂的强子类型。
而越来越多的实验表明，质子等强子确实有更细的结构。
于是，夸克理论逐渐被接受，成为共识。
但是很快，物理学家们的信仰又开始发热了。
比如，大佬格拉肖说：
“大家看哈。”
“轻子有四种，电子和电子中微子，μ子和μ子中微子。”
“但是夸克却只有三种，也不对称啊！”（反夸克不算）
“夸克应该有四种！”
格拉肖甚至还直接将第四夸克命名为【粲夸克c】。
这个粲对应的英文意思是对称。
即它完全是来源于人类对于宇宙对称美感的追求。
但光提出没用啊，我也可以说存在第18夸克：龙夸克。
找到证据才行。
就因为这种纯粹的信仰，不少物理学家开始了寻找第四夸克之路。
1974年11月，美籍华裔物理学家丁肇中领导的研究团队正式宣布，他们在用质子撞击质子的实验中，发现了一种新的粒子，名为【j粒子】。
与此同时，另一个研究团队利用正负电子对撞，也发现了同样的粒子，并命名为【Ψ粒子】。
所以，这个粒子就被称为【j/Ψ粒子】。
通过对j/Ψ粒子的研究发现，这个粒子的性质非常奇特，寿命跟理论预测的很不一样。
（通过不确定性原理可以计算出粒子的寿命。）
现有的三夸克模型无法解释这个寿命问题。
于是乎，格拉肖提出的第四夸克发挥作用了。
有了粲夸克后，四夸克模型就能很精确地解释j/Ψ粒子的寿命问题。
而且粲夸克还能和另外三种夸克组成新的强子。
物理学家从理论上就能对这些新强子的质量、量子数等作出预测。
然后再通过粒子对撞机实验，寻找到这些新粒子。
最后，反过来验证夸克模型的正确性。
这就是粒子对撞机的重要作用。
在当时那个年代，它绝对是整个物理学领域最重要的仪器。
而对撞实验也堪称是物理学最后的盛宴！
后来杨振宁为什么不建议华夏再建对撞机呢？
就是因为他觉得该预测的粒子已经都被找到了，再撞也撞不出什么东西了。
这才是那场惊天辩论的核心。
再回来。
丁肇中也因此获得了1976年的物理诺奖。
他的发现直接导致了第四夸克的成型。
这时候，以量子场论为核心的理论物理同样在飞速发展。
那些理论大佬从理论上证明：夸克应该存在六种，即夸克有六种【味】。
得！
理论大佬一张嘴，实验大佬跑断腿。
于是乎，粒子物理学又开始热闹了。
无数实验物理学家开始寻找第五第六夸克的证据。
方法也很简单，继续寻找新的粒子。
如果发现一个粒子无法用现有的四夸克解释，那就说明存在第五夸克。
1977年，美国物理学家莱德曼领导的研究小组，又发现了一种新粒子，命名为【y粒子】。
现有的四夸克理论又解释不了y粒子的奇特现象了。
于是，第五夸克顺理成章地出现了。
它就是【底夸克b】。
既然第五夸克是底夸克，那么第六夸克对称命名就是【顶夸克t】了。
底夸克被发现以后，直到20多年后的1995年，顶夸克才被发现。
至此，六种夸克全部找到：上、下、奇、粲、底、顶。
这时，又发生一件有意思的事情。
前面说，当时的理论大佬已经从理论上预言了六种夸克。
当第五夸克底夸克被找到的时候，所有人都坚信第六夸克肯定存在。
这时候，另一批研究轻子的物理学家又有想法了。
“既然夸克有六种，那么轻子也应该有六种。”
“现有的轻子只有四种，说明还存在两种。”
由此可以看出，物理学家对于美和对称看的有多重。
于是乎，有人开始寻找第五和第六轻子。
按照规律来看，这应该是一对类似电子和电子中微子的粒子。
1979年，美国物理学家马丁佩尔在正负电子对撞实验中，找到了一个新的粒子。
他将其命名为【陶子】t子，对应的中微子就是【陶子中微子】。
至此，六种轻子也全部被找到了。
此刻，粒子物理学终于展现出其震撼的一面。
整个宇宙中所有的物质粒子，全部都是由夸克和轻子组成。
物理学家按照粒子的重量，把夸克和轻子分成了三代：
第一代夸克：上夸克、下夸克；第一代轻子：电子、电子中微子。
第二代夸克：奇夸克、粲夸克；第二代轻子：μ子、μ子中微子。
第三代夸克：底夸克、顶夸克；第三代轻子：t子、t子中微子。
可以看出，我们的物质世界（指质子中子电子组成的原子世界），是由第一代基本粒子构成的。
（奇粲底顶夸克虽然也组成强子物质，但极短时间就会衰变成上下夸克，不是物质世界主流。）
第二代和第三代相比第一代，只有质量变得更大，没有其它任何差异。
以电子质量为例，μ子是电子的约200倍，t子是电子的约3000倍（非常重）。
所以，物理学家们非常纳闷：
“宇宙的底层物质代码，为什么要有三个版本？”
“难道是造物主在创造的时候，不小心造成的bug？”
总之，目前为止，没有人知道为什么。
这里，还要补充一个知识。
夸克的【味】就是指夸克的六种类型，所谓夸克有六种味。
此外，夸克还有一种量子性质，名为【色】，简单理解就是类似电荷那样的性质。
每种味的夸克都有三种不同的色。
因此，夸克的种类一共就是6*3=18种。
再加上对应的反夸克，夸克粒子一共有18*2=36种。
而轻子有六种，加上反轻子，一共是6*2=12种。
前面说过，费米子是组成物质的粒子，而玻色子是传递粒子之间相互作用的粒子。
因此，我们的宇宙，费米子的种类一共是48种。
这些费米子就像元素周期表中的不同元素一样，通过各种排列组合，形成了万物。
而在众人如火如荼地寻找夸克和轻子的时候，关于玻色子的研究也在同时进行。
传递电磁相互作用的玻色子是光子，这没什么说的。
紧接着，格拉肖等人在研究电弱统一理论时，从理论上提出了w玻色子和z玻色子。
其中w玻色子又分为w+和w-两种玻色子。
这三种玻色子是传递弱力的媒介粒子。
这里要提一个99%的人都不知道的小知识，学会了可以拿去装逼。
以电磁力为例。
当我们说两个带电粒子通过交换光子，从而完成了相互作用。
请问这个“交换”是如何完成的呢？
是不是a粒子朝着b粒子发射一个【真正的】光子，然后b粒子接收到，就表示完成了。
错！
a和b交换的并不是真正的光子，而是【虚光子】。
前面已经说过虚粒子的性质。
同样，格拉肖等人在提出w玻色子和z玻色子的时候，这两种粒子也是【虚粒子】。
即，仅仅是理论上以数学形式存在，实际并不存在。
然而，神奇的是，在后面的实验中，却在真实的世界中找到了真正存在的w玻色子和z玻色子。
就如虚光子和实光子一样。
是不是很神奇？
那么要如何理解从虚到实的问题？
我是这样理解的。
任何一种粒子都是由场激发的。
如果场在激发出一个粒子的时候，粒子存在的时间太短了，超出了检测范围，那么它就是虚粒子。
而一旦有某种能量持续给这个虚粒子充能，它就来到了真实世界，成为了实粒子。
如何充能呢？
答案就是另外的场！
即另一个场的动荡影响了原本的这个场。
这就是w玻色子和z玻色子最后变成实粒子的原因。
（当然，理论上的过程极其复杂，无法通俗易懂地解释，以上只是我一家之言。）
用玄幻小说的观点解释就是：
“叶天帝以无敌拳光，搅动时光长河，接着，一把捞出只存在于虚幻中的那个人的背影。”
物理学到了尽头，确实挺玄幻的。
好了，这个知识可以拿去装逼了。
w/z玻色子发现之后，研究强力的大佬们又提出了【胶子】的概念。
胶子是传递强力的粒子。（前面说了胶子与介子传递强力的区别哈）
接着，物理学家通过理论和实验，一共找到了8种胶子。
前面说过，因为杨-米尔斯方程中的质量问题。
还存在一种特殊的粒子，为其余所有的粒子提供质量。
它就是大名鼎鼎的【希格斯玻色子】。
到此，所有的玻色子也全部被发现。
分别是：光子（1）、胶子（8）、w玻色子（2）、z玻色子（1）、希格斯玻色子（1）。共13种。
注意的是，作为为其它粒子提供质量的希格斯玻色子，其本身是有质量的粒子。
此外，光子没有质量、胶子没有质量、w和z玻色子却有质量。
所有的玻色子都是不可再分的基本粒子。
至此，物理学家大舒一口气。
“粒子物理的大厦终于建成了！”
这座大厦的名字就叫【标准模型】。
标准模型中包含了48种费米子和13种玻色子，一共61种【基本粒子】。
它长这样：
其中，紫色的六种粒子是六味夸克，下面绿色的六种粒子是六种轻子。
它们都按照一二三代划分。
右边红色一列依次是传递强力的胶子、传递电磁力的光子、传递弱力的w/z粒子。
最后那个黄色的特殊粒子就是希格斯玻色子。
费米子都有各自的反粒子，没有体现在表格内。
可以说，上面这张平平无奇的图表，代表了自物理学诞生以来的最巅峰成就！
以后不管再发现任何新的粒子和现象，都可以用这种表解释。
而且利用标准模型，可以预测很多的现象，最后都通过实验证实了。
这就是它伟大的地方。
但也有部分预测至今没有实现。
比较著名的有“质子衰变”。
绝大多数微观粒子都会发生衰变，但质子为何那么稳定呢？
按照标准模型的预测，质子同样也会发生衰变，但至今也没有观察到过。
因为按照物理学家的预测，质子的半衰期超过了惊人的1.6*10^34年。
这个时间尺度，已经超越了宇宙本身存在的意义。
所以，质子可以看成是永恒存在的！
同样永恒的物质粒子，还有电子。
总之，标准模型的诞生是物理学开天辟地的大事！
它把宇宙中的一切物质和相互作用全都包括其中。
“不对！不对！”
忽然有大佬读者跳了出来，说道：
“引力在哪呢？”
“标准模型中怎么没有引力？”
恭喜你，发现了物理学最大的未解之谜！
“引力和其它三种力在标准模型的框架下不兼容！”
支持标准模型的人认为，表中应该还缺少第62种基本粒子：引力子。
有了它，标准模型就真正圆满了！
后世只要是和引力子相关的突破，绝对都能引起物理学界的超级大地震。
但可惜，目前为止，并没有发现任何引力子存在的证据，哪怕是间接证据也没有。
所以，凡是在营销号上看到什么找到引力子的，都可以心中默念：s。
不过，物理学家还是希望以量子场论的思想框架为核心，把引力纳入其中。
因此出现了量子引力等理论。
反对标准模型的人认为，引力就不可能被纳入标准模型之中，它需要更高层次的理论。
于是，弦理论应运而生。
该理论认为，根本没有什么基本粒子，所有的粒子，都是由一根根弦震动而成。
弦的不同震动方式就诞生了不同类型的粒子。
在这种框架下，引力子就可以和其它基本粒子统一了。
但是，目前为止，该理论没有任何实质性的突破。
因为完全无法从理论上验证。
物理学家连夸克都无法真正【看到】，又怎么去观察比夸克更小的弦呢。
此刻，李奇维看着众人，脑海里闪过波澜壮阔的标准模型发展史。
他要走的路，是第二种，打破标准模型的框架！
在更高的维度上，统一四大基本力和所有粒子，乃至一切时空！
“道生一，一生二，二生三，三生万物！”
“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定乾坤！”
（靠！给我写的热血沸腾！）
(本章完)