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我们可以用数学语言描述手性,但它没有明显的物理意义。
我们只知道每一个粒子/场似乎从一种手性振**成另一种手性,就像钟表的指针“嘀嗒嘀嗒”
地来回摆动。
手性有两种,我们分别称之为“左手性”
和“右手性”
。
这并不是说粒子会像蹦迪一样在空中交替挥舞小手—尽管它们可能这样做。
我们不知道。
在量子史上的大部分时间里,手性都只是在方程里从左到右来回跳跃,什么用也没有。
粒子从一种手性翻转成另一种手性,然后翻转回来,之后再翻转,再回来,直到弱场出现。
1956年,吴健雄和她的团队用钴原子做实验,以测试弱核力的对称性。
无论粒子朝向哪一边,强核力和电磁力都是相同的,但吴健雄发现,弱核力打破了对称性,只有左手性的原子才激发放射性衰变。
尽管夸克这样的粒子一直有弱同位旋(弱场的属性),但只有左手性的夸克能与弱场相互作用。
我们说左手性粒子有“+1个弱超荷”
,右手性粒子有“0个弱超荷”
,弱超荷决定了粒子是否与弱场耦合。
此时此刻,你开始觉得整个量子力学就是一堆在大爆炸期间随机分配的属性,让人感觉莫名其妙,但如果你希望物理定律变得更有条理,恐怕你就需要另找一个宇宙了。
我推荐蒂姆·詹姆斯是蝙蝠侠存在的那个宇宙,如果你已经在了,请留在那里。
闭嘴嚼玻色子
我们回到Z玻色子—一个没有色荷也没有电荷的粒子。
它本质上是一个光子,但有两点不同:Z玻色子有质量,左手性的Z玻色子能与弱场耦合。
Z玻色子的属性在“能与弱场耦合”
及“不与弱场耦合”
之间交替,因此它的弱超荷也在+1和0之间来回变换。
但注意,你看谁正在从山顶向我们走来?埃米·诺特!
“你猜怎么着?”
她说,“弱超荷也是守恒的。”
诺特心满意足地看着自己造成的伤害,淡然离去。
按照诺特的理论,如果Z玻色子开启或关闭弱超荷,那么这个属性一定去往某处或来自某处。
弱超荷是一种守恒性质,不会凭空产生或凭空消失。
一定还有一个场,它能够从Z玻色子吸收弱超荷,或者向Z玻色子提供弱超荷。
这个场就是布绕特-恩格勒-希格斯场。
每次Z玻色子变成左手性的时候,它就从场中吸收弱超荷(吸收一个戈德斯通玻色子);当它翻转成右手性的时候,它就把弱超荷退还给场(释放一个戈德斯通玻色子)。
我把Z粒子想象成一种发条假牙玩具,它不断地开合,同时吞噬或吐出弱超荷。
下面这张费曼图表示一个Z粒子不断地与布绕特-恩格勒-希格斯场混合与脱离,所以当我发现一个Z粒子的时候,也就“在它的嘴巴里”
发现了戈德斯通玻色子。
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