超费米子

科技工作者之家 2020-11-17

超费米子就是超对称后的费米子,已经从费米子转变为了玻色子。目前只是一种假想粒子,粒子撞击器对它的探索仍在继续。

简介超费米子就是超对称后的费米子,已经从费米子转变为了玻色子。目前只是一种假想粒子,粒子撞击器对它的探索仍在继续。1

超对称超对称是费米子和玻色子之间的一种对称性,该对称性至今在自然界中尚未被观测到。物理学家认为这种对称性是自发破缺的。大型强子对撞机将会验证粒子是否有相对应的超对称粒子这个疑问。

超对称模型能解决三个难题:

在大统一理论尺度,它能够促使规范耦合常数收敛合一。

它能够给出一个暗物质候选。

它能够合理的解释级列问题(hierarchy problem)。1

费米子在粒子物理学里,费米子(英语:fermion)是遵守费米-狄拉克统计的粒子。费米子包括所有夸克与轻子,任何由奇数个夸克或轻子组成的复合粒子,所有重子与很多种原子与原子核都是费米子。术语费米子是由保罗·狄拉克给出,纪念恩里科·费米在这领域所作的杰出贡献。

费米子可以是基本粒子,例如电子,或者是复合粒子,例如质子、中子。根据相对论性量子场论的自旋统计定理,自旋为整数的粒子是玻色子,自旋为半整数的粒子是费米子。除了这自旋性质以外,费米子的重子数与轻子数守恒。因此,时常被引述的“自旋统计关系”实际是一种“自旋统计量子数关系”。

根据费米-狄拉克统计,对于N个全同费米子,假设将其中任意两个费米子交换,则由于描述这量子系统的波函数具有反对称性,波函数的正负号会改变。由于这特性,费米子遵守包利不相容原理:两个全同费米子不能占有同样的量子态。因此,物质具有有限体积与硬度。费米子被称为物质的组成成分。质子、中子、电子是制成日常物质的关键元素。1

玻色子在量子力学里,粒子可以分为玻色子(英语:boson)与费米子。保罗·狄拉克为了纪念印度物理学者萨特延德拉·玻色的贡献,因此给出玻色子的命名。玻色与阿尔伯特·爱因斯坦合作发展出的玻色-爱因斯坦统计可以描述玻色子的性质。在所有基本粒子中,标准模型的几个传递作用力的规范子,光子、胶子、W玻色子、Z玻色子都是玻色子,赋予基本粒子质量的希格斯子是玻色子,已被证实。在量子引力理论里传递引力的引力子也是玻色子,尚未被证实存在。在复合粒子里,介子是玻色子,质量数为偶数的稳定原子核,像重氢H(原子核由一颗质子和一颗中子组成,质量数为2)、氦-4、铅-208等也是玻色子,准粒子像库柏对、等离体子、声子等都是玻色子。

多个玻色子可以同时占有同样量子态。这是一个很重要的性质。当氦-4因冷却变为超流体时,会显示出这种性质。与之相比,两个费米子不能同时占有同样的量子态。组成物质的基本粒子是费米子,例如,轻子、夸克。玻色子传递作用力使得费米子能够连结在一起。由于玻色子的作用,物质能够黏结在一起。1

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学

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