弱电统一理论实验验证的不确定(MP40)
2011-11-08 11:25:17
  • 0
  • 1
  • 2

 

                —当代物理主流理论的常识悖论之二十九

                                      作者  苟文俭

【导言】:物理理论的某种命题或观念,如果与它自身涉及的基本事实完全矛盾,又违背了推理的逻辑常规,就称是物理理论的常识悖论。

本文要陈述的,就涉及了当代物理主流理论的第二十九个常识悖论。

                               (-)

温伯格等人于上世纪六十年创建了弱电统一理论,是粒子标准模型的最重要支柱。在该理论中,粒子衰变是中间矢量玻色子W±与Z0传递弱作用的结果,并有如下结论:

1、估计计算了W±与Z0粒子的质量约为80Gev左右。

2、如果是轻子与中间矢量玻色子Z0耦合的弱作用,参与粒子反应的轻子就不会有电荷的改变;即弱作用中有所谓的中性流事件。

1973年,美国费米实验室和欧洲核子中心在实验中相继发现了中性流事件就是弱中性流。在1983年,欧洲核子中心在质子-反质子对撞机上,又先后发现了与W±、Z0的质量相当的粒子,其中质量为80.8GeV的正负带电粒子被认为就是W± 而质量为92.9GeV的电中性粒子,认为也就是Z0。因此在当代的主流物理学界,一致认为弱电统一理论已得到了实验的有力支持。

(二)

标准模型的弱电统一理论始于上世纪六十年的温伯格-萨拉姆模型。该模型是用SU(2)×U(1)群描述轻子的对称性,要求在场的定域SU(2)×U(1)变换下不变,这就必须引入四个规范场,其中三个组成弱同位旋矢量场Wμ,另一个则是弱同位旋标量场Bμ。Wμ的前两个带电分量就形成了带电的矢量玻色子W±,而Wμ的第三个分量与标量场Bμ都不带电,它们组成了不带电的中性矢量玻色子Z0及光子Aμ。

(说明:此处的矢量玻色子质量计算公式的图片上传失败,特此向阅读该文的网友致歉)

上式中的θw称温伯格角。使用希格斯机制使对称性破缺,并适当选择θw的取值,就使矢量玻色子获得了质量Eμ,而让光子Aμ仍保持零质量。

该模型除了有W±、Z0及光子外,还需要一个有质量的希格斯粒子。这是一种自旋为零的标量粒子,现在俗称为上帝粒子,其质量最新估计范围在110至155Gev之间。

对弱电统一理论预言中间矢量玻色子及其质量大小,从以上事实就清楚表明:

1、使用矢量玻色子描述弱作用的关键是要有希格斯粒子。在110Gev至155Gev的质量范围,只有证实了希格斯粒子确实存在,矢量玻色子才可能成为弱作用量子。

2、理论中的中间矢量玻色子质量大小,完全依赖于温伯格角θw的取值,所谓理论预言,实际是根据实验的需要不断人为调整θw的取值;而从定域SU(2)×U(1)变换自身,根本就无法得到它需要的矢量玻色子质量到底应该是多少。说理论预言了中间矢量玻色子质量,完全言过其实。

(三)

弱作用过程中,若始末态粒子电荷相差1,就称是弱带电流,始末态粒子电荷不变,就称是弱中性流。由于电磁作用过程是中性流(交换的光子为中性),因此,要实现弱电统一,就必然有弱中性流。普遍认为Z0传递了弱作用就会形成弱中性流。

实验发现的中性流,是μ中微子打击核子,它们发生了作用但沒有改变其自身。对此很容易提出来的问题是:

1、用μ中微子打击核子发生的作用、与理论所述的Z0参与粒子衰变完全是两回事。

中微子与核子运动都构成了物质波,它们在碰撞中完全可以因为波动条件的改变(如迭加)、而使物质波发生改变,从而形成相互作用,如此就不会有衰变发生,当然也就不会有Z0参与的弱作用发生。而Z0参与的粒子衰变,Z0本身就要参与衰变生成物的产生。

2、实验确定的Z0质量超过90Gev,但μ中微子打击核子的中性流事件的能量,却远低于90Gev,即只有它们波的迭加而不是Z0存在的空间。相反,在接近90Gev的能区,即在Z0存在的空间,根本就无中性流事件!这一基本事实就说明:实验中发生的中性流事件并没有Z0参与;实验发现的中性流并非是弱中性流。

(四)

以上陈述表明,对实验有力支持了弱电统一理论的命题,就有如下两点认识:

1、对中性流实验,由于μ中微子打击核子发生的作用、与理论所述的Z0参与粒子衰变完全是两回事,认为μ中微子打击核子的中性流事件、也就是Z0参与粒子衰变的弱中性流,显然就违背了推理必须遵循的充足理由律这种最基本的逻辑常规。

2、全世界长期反复地实验搜索的事实证明,现实世界根本就沒有质量在110至155Gev之间的希格斯粒子,使用有希格斯粒子使矢量玻色子获得质量的理论表述并不成立。认为实验中质量为80.8GeV的正负带电粒子就是W± 质量为92.9GeV的电中性粒子就是Z0,与质量在110至155Gev之间无希格斯粒子存在的基本事实完全矛盾。

说实验有力支持了弱电统一理论,这同样也是当代物理主流理论的常识悖论。

(五)

IV模型中:

1、弱电统一理论使用SU(2)×U(1)群直积的数学表述所需要的四种粒子,就属于正反粒子碰撞中、由它们的Vc直接实现手性互补而形成的五种it粒子。

与弱电统一理论所需要的W±粒子对应是itl粒子,它有带正、负电荷及电中性三种,理想条件下质量计算值为80.2348Gev,它们幅射衰变的几率将会达到50%以上。

与弱电统一理论所需要的Z0粒子对应是its粒子,只有电中性的一种,理想条件下质量计算值为91.3843Gev。另外还有其存在表现为辐射的光子的itt粒子,理想条件下计算所得的中心质量为88.1479Gev。这些it粒子均与不正常粒子衰变的弱作用无关。

2、中微子是单手性Vcs,它与核子碰撞形成中性流事件的原因,是双方有相同手性的基元結构自由度。如果用左手性μ中微子打击质子,定量分析可知:在入射能量稍大于10Gev的区间,入射中微子保持不变与转变成有质量费米子的几率比约为1/3;如果增加入射能量,中性流事件的几率将减少;当入射能量超过60Gev时,就很难再观测到中性流事件了。这些定量结果均可以用实验直接验证。

【特别说明】:对作者所述的当代物理主流理论的常识悖论,本文已是第二十九个了;真诚欢迎感兴趣网友批评斧正作者所有这些认识。尽管物理学最终要依赖于数学,但离开了基本事实的纯粹的数学并不是物理学,而不服从逻辑常规也不可能是数学的正确应用。因此作者的原则是:对物理学的思考,首先是要以无可爭辩的自明的基本事实、以及公认的逻辑常规为依据,而不是使用华丽的数学演绎。

也真诚欢迎邮件联络。作者的E-mail地址是w.j3699@163.com

                                 完成于2011/11/3

最新文章
相关阅读