杨-米尔斯理论

书名:超弦论
作者:加来道雄
译者:伍义生
出版社:重庆出版社
出版时间:2020-10-01
ISBN:9787229133238


一、杨-米尔斯理论

1、杨振宁

  • 杨振宁,1922年出生于中国合肥,他的父亲是一名数学教授。1942年从西南联合大学物理系毕业,1944年清华大学硕士毕业。
  • 1945年杨振宁抵达美国,并很快采用绰号“弗兰克”,以他的英雄本杰明·富兰克林的名字命名。1948年,他在芝加哥大学获得博士学位。

2、麦克斯韦理论的对称问题与推广

  • 早在1947年,杨还是研究生时,他就致力于得出一个比麦克斯韦理论更完善和更统一的理论。
  • 麦克斯韦的理论除了具有爱因斯坦发现的相对论的时空旋转下的不变性以外,还有另一种对称,叫做U(1)。
  • 这个对称性可以推广到SU(2)和更高版本吗?

3、海森堡理论的对称问题与推广

  • 海森堡早些时候已证明,SU(2)是在薛定谔方程中通过混合质子和中子产生的对称性。
  • 海森堡创造了一种理论,其中质子变成中子时基本方程“不变”(保持相同)。
    海森堡认为,质子和中子以月球上和地球上不同的角度混合时保持不变,这种对称性对质子和中子的实际放置的位置不敏感。
  • 杨问了一个问题:如果我们创造了一个更复杂的理论,离开月地系统,在空间任何一点进行不同角度的混合会发生什么?

3、杨-米尔斯理论

  • 在空间任何一点不同的旋转会发生什么,这一想法被纳入了杨-米尔斯理论(也叫规范理论)。

  • 他们发现如假设有一个新的中间粒子这种局部对称性将能满足,这个中间粒子很像弱相互作用的W粒子。

  • 杨-米尔斯粒子的问题是,它具有太多对称性。它不像自然界中任何其他的已知粒子。
    例如,该理论预测杨-米尔斯粒子没有质量,但推测W介子(W-meson)有有限的质量。

  • 因为杨-米尔斯粒子与自然界中发现的任何粒子不匹配,这一理论被冷落了20年。

  • 70年代,新的发现使该理论与SU(2)×U(1)一起用于描述电弱力。然后用在SU(3)胶子理论中将夸克绑在一起。最后在SU(5)中使用,或者在更高的群里将所有已知的粒子组装成一个家族。

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