1900:游走在欧洲的物理学霸 第1297节
“我给你的课题就和量子场论有关。”
“我的量子电动力学目前可以很好的解释电磁力和带电粒子之间的相互作用。”
“但是引力、强力、弱力这三种力还没有合适和对应的理论。”
“这个课题就是和强力有关。”
“我希望你用量子场论的思想研究强力是如何作用的。”
嘶!
李承道瞬间懵逼!
本来他都以为自己快要起飞了,结果却大跌眼镜。
父亲竟然让他利用量子场论的思想研究强力?
这和九头虫对奔波儿灞说:你去把唐僧师徒除掉,有什么区别?
当今物理学界,恐怕所有大佬都在研究这个问题。
不仅是强力,弱力、引力都有人尝试。
只要随便一个突破,诺奖都是板上钉钉的事情。
面对如此诱人的前景,谁能不想呢?
但想是一回事,能不能做到就是另外一回事了。
李承道咽了咽口水,不好意思地说道:
“那个.父亲这会不会有点太难了?”
在老爸面前,他老老实实认怂,没什么丢人的。
李奇维笑了笑,说道:
“哈哈,放心,有为父在。”
“我已经有了一点思路,但是没有时间去深入思考,所以就想交给你了。”
“你要是害怕难,那我就给别人喽。”
哗!
李承道顿时一惊!
父亲既然已经有了方向,那他还怕个球啊!
就算是天书摆在面前,他也要搞明白。
于是,他连忙改口道:
“不不!”
“再大的困难我也能克服!”
“父亲,您就交给我吧!”
李奇维只是故意逗逗他,笑道:
“好。”
接着,他开始解释道:
“我在量子电动力学中,提出了电磁相互作用的模型,那就是两个带电粒子通过交换光子,从而产生相互作用。”
“这也是量子电动力学的核心思想。”
“那么,强力是不是类似的情况呢?”
“原子核由质子和中子组成,质子和质子之间,质子和中子之间,中子和中子之间,它们的相互作用,有没有可能也是通过交换某种粒子实现的呢?”
“你可以顺着这个思路研究下去。”
哗!
李承道心头震撼!
他很清楚,仅仅这几句话,要是传到物理学界,会引起何等的地震!
这绝对是当今世界对强力的最好和最前沿的预测!
而现在,父亲亲口告诉了他这个想法。
可以说,诺奖的大门就在眼前。
能不能推门进去,就看他自己的水平了。
这是父亲对他的考验,寄予了无限的期望。
此刻,李承道面色凝重,坚定地说道:
“父亲,我会尽我最大的努力研究这个问题。”
李奇维满意地点点头。
这个课题的地位极其重要,是粒子物理标准模型的萌芽。
真实历史上,在狄拉克、海森堡等人创造出量子场论的思想后,顿时风靡物理学界。
三四十年代,正好强力和弱力也开始进入物理学家们的视野。
因此,很自然地,就有人想用量子场论来解释强力和弱力。
前面说过,标准模型中,解释强力的理论是量子色动力学,其核心是夸克。
但是在那个时代,夸克还没有被发现,量子色动力学不可能诞生。
因此,描述强力的是另外一种理论:介子理论,它就是量子色动力学的前身。
而介子理论的提出者,就是来自樱族的汤川秀树(小川秀树)。
他师从长冈半太郎和仁科芳雄,被誉为樱族年轻一代的物理天才。
1935年,28岁的汤川秀树,在樱族本国的杂志上发表了一篇论文,名为“关于基本粒子的相互作用”。
论文名字平平无奇,但内容却惊世骇俗。
在文章中,汤川秀树提出存在一种“介子”,它能传递核子之间的相互作用。
所谓核子,就是指组成原子核的质子和中子的统称。
在粒子物理标准模型中,大家经常会听到各种“子”,它们都有着特殊的历史含义。
(具体而详细的解释会放在后面,现在是简单介绍)
在前期,标准模型还没有成型时,随着发现的粒子越来越多,物理学家们就把所有粒子分为两种:重子和轻子。
顾名思义,重子就是质量较大的粒子,比如质子、中子等。
轻子就是质量较小的粒子,比如电子、中微子等。
而汤川秀树从他的理论上计算出,传递强力的粒子,其质量是电子的273倍(质子质量是电子的1836倍)。
这个质量不大不小,因此他就称为“介子”,意思是介于重子和轻子之间的粒子。
介子理论一出,顿时震惊了物理学界。
很多实验物理学家都开始了寻找介子之路。
1936年,安德森在宇宙射线中发现了一种质量约为电子207倍的新粒子。
当时,他兴奋地以为这就是汤川秀树所预言的介子,毕竟质量差的不是特别多。
于是,他把这种粒子称为“μ介子”。
但是很快,有人就发现,这个μ介子与原子核的相互作用极其微弱,它不可能传递强力。
后来证明,μ介子确实不是介子,而是一种全新的轻子,于是被改名为“μ子”。
形象理解,μ子就是大号的电子,是标准模型里61种基本粒子的一种。
寻找介子的过程并没有停下。
1947年,英国物理学家鲍威尔在宇宙射线中,终于发现了一种质量为电子273倍的新粒子。
这个质量简直和理论计算的一模一样,并且这种新粒子与原子核会发生强烈的相互作用。
很快,它就被证明了,就是汤川秀树所预言的介子,被命名为“π介子”。
至此,汤川秀树的介子理论得到了公认,他也因此获得1949年的物理诺奖,成为樱族首个获得诺奖的人。
而发现π介子的鲍威尔,也因此获得了1950年的物理诺奖。
此外,π介子正式开启了粒子物理学分支,鲍威尔被称为粒子物理学之父。
由此可见,介子理论的重要性。
这时,有人会疑问了:
“不对啊,之前不是说传递强力的是胶子吗?”
“怎么现在又变成了介子?”
这就是介子理论和量子色动力学的区别。
后者是在前者的基础上发展而来的。
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