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杨氏第一定律: 物理弱作用定律

(2006-05-23 10:12:22) 下一个

能量守恒定律是我们在中学物理中学过的物理学里最基本定律之一. 它也可以看作传统物理和现代物理的一条公理---在物理界的任何论文里都不需要证明而放之"四海"而皆准的命题.

杨-李氏第一定律: β衰变中,弱相互作用中的宇称不守恒. (注意, 不是"能量不守恒"!)

任何能量都靠粒子这个载体. 在粒子物理学中, 有三个起支撑作用的对称: 一是正反粒子变换对称(C-对称/电荷守恒), 二是正反粒子空间(镜像)反射变换对称(P对称/宇称守恒), 三是时间反演(把时间t变为-t)变换对称(T对称/时间守恒).

什么叫" 对称", 在物理学中就是不变性, 也叫" 守恒".

所谓"宇称”,可理解为左右对称”或“左右交换”,按照这个解释,所谓“宇称不变性”就是“左右交换不变性”,或者“镜象与原物对称性”。它是表征粒子或粒子组成的系统在空间反射下变换性质的物理量。在空间反射变换下,粒子的场量只改变一个相因子,这相因子就称为该粒子的宇称。我们也可以简单地理解为,宇称就是粒子照镜子时,镜子里的影像。以前人们根据物理界公认的对称性认为,宇称一定是守恒的。这就像有正电子,就一定有负电子一样。

然而, 当你一只手对着镜子拍时,镜子里的手或者说你的另一只手却不跟随着拍,宇称就不守恒了。杨李遇到q-t疑难: 在强相互作用力和电磁作用中P-守恒, 但在弱相互作用中的P-可能不守恒. 1956年杨振宁和李政道合作写出《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文并由吴健雄博士等对该论文作出了实验证实. 杨-李的宇称不守恒(P-不守恒)1957年获得诺贝尔奖。

当时为了修补这个洞, 物理界修正为"在C-P联合变换下, 仍保持守恒, 称电荷宇称守恒", 使物理守恒保持完整性.

1998年年末,物理学家发现首例违背时间对称性事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现,正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性。这一发现虽然有助于完善宇宙大爆炸理论,但却动摇了"基本物理定律应在时间上对称"的观点(T-不守恒)。

2004年日本高能加速器研制机构的科学家利用周长3千米的大型圆形加速器“KEKB”,使电子和负电子进行碰撞,产生了大量的由2个基本粒子——夸克构成的B介子和反B介子,并且对它们衰变为其他粒子的过程进行了观测。根据2年来对观测数据进行分析的结果,科学家们证实,B介子和反B介子的衰变周期并不相等,而这种差别的概率为99.999%。衰变周期不相等,说明B介子数量最终要比反B介子数量多一些,这充分说明存在着所谓“电荷宇称不守恒(C-P不守恒)”现象。美国斯垣福大学的直线加速器中心也发表了与日本方面大致相同的研究结果。

物理的对称守恒给完全打破了, 人们开始去建立别的可能是更(大)的对称模型 ----更有POWER更能表达的对称模型。---这个时候要找数学家才有突破!

杨和大物理学家费米1948年建过一个基本粒子的结构模式: 称为"费米-杨模式". 这是粒子统计学的一个基础. 

杨和大物理学家米尔斯合作,1949年提出了粒子的规范场理论,"米尔斯-杨规范场论"--成为
粒子物理世界的数学化表达---就象牛顿定律对宏观世界的描述一样那么重要。用电脑科学或认知科学里的术语,叫“知识的表示“。因为知识表示的不唯一性,我们可以寻找别的数学模型来表示粒子的场。例如,群,域,环,e-算子,。。等等数学理论来描述问题,以达到对问题的清楚理解,以达到对问题的清楚解答就够了。

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