粒子物理现象学

科技工作者之家 2020-11-17

理论粒子物理中的粒子物理现象学(英文:particle physics phenomenology)处理有关理论物理在高能粒子实验中的应用。在标准模型的框架内,现象学家为实验计算详细的预测结果,通常要求非常精准(例如需包括辐射修正)。在标准模型外的的框架,现象学家评估新模型的实验结果:如何寻找它们的新粒子、怎样测量模型的参数,以及怎样分办不同甚至对立的模型。现象学是理论物理中的数学模型(例如不同的量子场论及有关时空结构的理论)与实验粒子物理的一道桥梁。

简介理论粒子物理中的粒子物理现象学(英文:particle physics phenomenology)处理有关理论物理在高能粒子实验中的应用。在标准模型的框架内,现象学家为实验计算详细的预测结果,通常要求非常精准(例如需包括辐射修正)。在标准模型外的的框架,现象学家评估新模型的实验结果:如何寻找它们的新粒子、怎样测量模型的参数,以及怎样分办不同甚至对立的模型。现象学是理论物理中的数学模型(例如不同的量子场论及有关时空结构的理论)与实验粒子物理的一道桥梁。1

粒子物理学粒子物理学是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间相互作用的一个物理学分支。由于许多基本粒子在大自然的一般条件下不存在或不单独出现,物理学家只有使用粒子加速器在高能相撞的条件下才能生产和研究它们,因此粒子物理学也被称为高能物理学。1

标准模型在粒子物理学里,标准模型(英语:Standard ModelSM)是描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质基本粒子的理论,属于量子场论的范畴,并与量子力学及狭义相对论相容。到目前为止,几乎所有对以上三种力的实验的结果都合乎这套理论的预测。但是标准模型还不是万有理论,主要是因为还没有描述引力。1

重整化重整化Renormalization)是量子场论、场的统计力学和自相似几何结构中解决计算过程中出现无穷大的一系列方法。

在量子场论发展的早期,人们发现许多圈图(即微扰展开的高阶项)的计算结果含有发散(即无穷大)项。重整化是解决这个困难的一个方案。一个理论如果只有有限种发散项,则可以在拉氏量中引进有限数目的项来抵消这些无穷大项,这种情形被称为可重整。反之,如果理论中有无限种发散项,则称为不可重整。

可重整化曾被认为一个场论所必需满足的自洽性要求。它在量子电动力学和量子规范场论的发展过程中起过重要的作用。粒子物理的标准模型也是可重整的。

现代场论的观点认为所有理论都只是有效理论,它们都有它们的适用范围。除了所谓的终极理论,所有理论在原则上都是不可重整的。在这种观点下,重整化只是联系不同能标下理论的一种方法。1

延伸阅读标准模型外的物理

现象学

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学

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