【直播回听】《六极物理课》第14次答疑

温馨提示 

严伯钧的六极物理交流群来啦，跟着严老师一起了解物理界新动向，第一时间get严老师的活动消息，还有不定期的社群活动福利哦。

入群方式

微信添加yan_bojun，并回复：六极物理，我们将会邀请你入群。

欢迎每一位在听《严伯钧的六极物理课》的你的到来。

六极物理课的更新时间是每周四19:05

课程直播答疑时间紧随其后，每周四20:13

这两个数字背后都有着特殊的含义：

1905年是物理学的奇迹之年，这一年26岁的爱因斯坦连续发表了五篇重要的论文，其中三篇成了物理学发展的核心；

2013年上帝粒子在实验上被证实并获得诺贝尔物理学奖的一年，上帝粒子是万事万物质量的成因，20世纪的物理学至此基本封顶。

答疑笔记 

精选问题1（用户@谁是恩和d膜）：中微子通讯用哪一个比较好呢？中微子振荡为什么叫振荡呢？不叫做中微子变换呢？

课程内容：【极小篇｜第五章（下）粒子物理（轻子）】01 中微子

回答：这是两个问题。中微子通讯这个概念，我相信应该是从科幻作品里来的，在实际操作中基本不太可能实现。要知道最早的中微子探测实验和包括现在神冈探测器的中微子实验，这些实验里都用了很多水作为质子源。用如此大量的水，有极多的中微子进入的情况下，能发生的反应数量也非常之少。1950年Cowan和Reines的实验，单次实验中也只能捕捉到若干次反应，所以用中微子通讯是极其不现实的。

之所以有中微子进行通讯的想法，是因为中微子穿透性好，传播不会受阻碍。但反而因为穿透性好，导致要捕捉它携带的信息极其困难的，要用足够的能量作补充。这样算下来，要实现中微子通讯并不现实。

中微子振荡之所以叫振荡，是因为它的振荡模式跟弹簧振子的形态比较像。

精选问题 2（用户@MrMojoRisin）τ粒子与反粒τ子由高能正反电子碰撞，质能转换形成。那么所需的正反电子能量大小是一个定值，还是阈值呢？如果让高能正反τ粒子碰撞，理论上会不会产生质量更大的轻子呢？

对应课程内容：【极小篇｜第五章（下）粒子物理（轻子）】02 轻子的种类与特性

答：正反电子的碰撞形成τ粒子与反τ粒子所需要的能量是需要达到一定阈值的。

τ粒子的质量比电子大，根据质能方程，τ粒子的能量是比电子要大的。根据能量守恒，电子本身除了自己质量所对应的能量外，只有通过动能来获取能量了，因此碰撞产生τ粒子是一个阈值。理论上存在更高能的粒子也不是不可能，但就目前的实验来看，新的粒子并没有出现。

精选问题 3（用户@王_母）不是说粒子的速度和位置不能同时确定吗，但要让两个粒子对撞不就得知道位置，要加速就得知道速度，这不就确定了吗？

课程内容：【极小篇｜第五章（下）粒子物理（轻子）】03 粒子物理的实验方法：对撞机

回答：这里要明确粒子之间的碰撞，并不是指它们的位置要完全一样才能发生碰撞。碰撞就是相互作用，是通过相互作用力发生的。

宏观层面，物质是人类发明的描述相互作用集合的概念。到了微观层面 ，我们应该抛弃物质的概念，碰撞是发生相互作用。这里的相互作用不是点的相互作用，而是有一个空间范围，只要在一定范围内就可以发生碰撞。对撞机不是单个粒子的碰撞，而是大量粒子的碰撞，最后是看统计平均值的。

导读 

【极小篇】第六章：标准模型导读

标准模型可以说是人类截止目前为止，最先进的被验证的模型。除了引力以外，它在现象层面可以说是精确地描述了强力、电磁力和弱力。

标准模型的物理基础其实是量子场论。所谓场，就是一个以时空为自变量的函数，可以是标量也可以是矢量，还可以是张量。场论背后一个最重要的定理是诺特定理，诺特定理告诉你守恒量其实都对应着对称性。所以这一章当中理解什么是对称性是至关重要的。

有了对诺特定理的理解，就会明白，标准模型是建立在杨-密尔斯场基础上的。杨-密尔斯场理论的物理思想，可以说是我们这门课最为艰深的，希望你一定要仔细听，多听几遍。杨-密尔斯场的道理非常深，有很强的哲学感。

有了对杨-密尔斯场的理解，就能够理解标准模型是如何统合了这三种相互作用力的。由此第六章的目标是在夸克和轻子层面，彻底理解我们现在实验室里已经发现的61种微观粒子。