撰文/伯恩(Zvi Bern)、狄克森(Lance J. Dixon)、寇索爾(David A. Kosower)
翻譯/高涌泉
將大自然的各種力統一起來,或許沒有物理學家原來所想的那麼困難。
重點提要
■物理學家對於粒子碰撞的了解,最近經歷了一場寧靜革命。知名物理學家費曼所引入的觀念對於很多應用而言已到達極限。作者與合作者已經發展出新的方法。
■物理學家利用新方法,可以更可靠地描述在大強子對撞機(LHC)那種極端條件下普通粒子的行為,這將幫助實驗學家尋找新粒子與新作用力。
■新方法還有更為深刻的應用:它讓一種於1980年代被物理學家放棄的統一理論有了新生命,重力看起來像是雙份的強核力一起作用。
春天某個晴朗的日子,本文作者狄克森從英國倫敦地鐵的茂恩都站進入地鐵,想前往希斯洛機場。倫敦地鐵每天有300萬名乘客,他瞧著其中一位陌生人,無聊地想著:這位老兄會從溫布頓站離開地鐵的機率有多大?由於此人可能搭上任何一條地鐵路線,所以該如何推算這個機率呢?他想了一會,領悟到這個問題其實跟粒子物理學家所面對的麻煩很像,那就是該如何預測現代高能實驗中粒子碰撞的後果。
歐洲核子研究組織(CERN)的大強子對撞機(LHC)是這個時代最重要的探索實驗;它讓質子以近乎光速前進並相撞,然後研究碰撞後的碎片。我們知道建造對撞機及偵測器得用上最尖端的技術,然而較不為人知的是,解釋偵測器的發現同樣也是極為困難的挑戰。乍看之下,它不應該那麼困難才對,因為基本粒子的標準模型早已確立,理論學家也一直用此模型來預測實驗的結果,而且理論預測所依賴的是著名物理學家費曼(Richard P. Feynman)早在60多年前就發展出來的計算技巧,每位粒子物理學家在研究生階段都學過費曼的技巧;關於粒子物理的每本科普書、每篇科普文章,也都借用了費曼的概念
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