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希格斯场的强度是稳定的值吗?

发布时间:2023-09-11 21:02:02 来源:互联网投稿 阅读次数: 1144 本文有: 1462个字 大约需要阅读时间: 4分钟
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希格斯场是空间量子态的结果,它遍布于整个宇宙,至少在银河系广大的非极端区域是稳定的。希格斯场是破坏其他场原始对称性的力量,比如它破坏了W和Z玻色子的原始场的对称性才产生了质量。希格斯场是上帝之场。

其他网友观点

在介绍这个话题之前,我想先提一下,这篇文章并不是什么很新的东西。电弱真空(不)稳定性这个话题是一个老话题了。好了,进入正题。我们暂且不管什么希格斯(Higgs)场,只考虑以下一个量子力学问题。设想我们有一个粒子在以下势场中运动,粒子一开始静止处在较高的势井中。在经典力学的情形下,粒子是稳定的,因为它没有额外的动能去越过它旁边的势垒,因此它可以稳定地待在那儿。但是我们知道,在量子力学的情形,由于量子涨落,粒子有一定的概率隧穿到更低的那个势井里面【注释1】。这就是著名的量子隧穿。右侧粒子处在经典上稳态,而量子上亚稳态上。可以通过量子隧穿过程隧穿到左侧整体稳定态上。那么如果我们把上面的粒子替换成场会怎么样呢?场与粒子的最主要的区别是自由度的多寡,但除此之外图像上基本是一样的。对于一个场,它同样也具有势能函数。事实上,上图中就可以是一个场的势能函数。横坐标的 正是常见的物理学家用于表示场的字母。为了明确起见,我们给出以下第二幅图。过程上图形象地表示出了量子隧穿过程,即一个场从一个势能局域最小点但非整体最小点,量子隧穿到势能整体最小点的过程。当一个场处在势能(局域或者整体)最小值的时候(所谓的基态【注释2】),我们都说这个场处于真空态。这是因为,在量子场论里面,我们的物质粒子是场的激发,当场处在基态时就没有任何粒子,因此系统处在真空态。我们把亚稳态的那个真空态称为假真空,而把整体稳定的那个真空态称为真真空。而把上述场的隧穿行为称为假真空衰变,有时候简称真空衰变。上述一个真空衰变过程与一个热力学一级相变过程极为相似。实际上,在数学上它们的描述完全等价,但我们对此不予介绍。对于热力学一级相变,我们最常见到的一种就是在沸腾的水中凝聚出泡泡。类似地,在真空衰变过程中,同样会有一个真真空泡泡在假真空的海洋里凝聚出来。这个凝聚出来的真真空泡泡会迅速长大。从而占据越来越多的地方,直至原先处于假真空的空间全部被真真空填满。这就是所谓的宇宙毁灭的图像来源。真空泡泡在假真空的海洋里凝聚出来。图中泡泡里的物质(星系等)可以由真真空泡泡里面的一些物理过程(重加热,reheating)产生。现在我们来具体说说,上述所说的真空衰变有可能在实际物理过程中出现吗?答案是有的。原因在于一个特殊的场——希格斯场。我们一般看到的希格斯场具有以下势能函数。希格斯场在原点附近的势能。但是向两边扩张,势能曲线可以往下弯产生更低的势能最小点。而我们就处在图中的整体最小点(上述左右两个最小点实际是连通的,因为上述势能图实际上应该是三维的,你可以想象一下将图中曲线沿着纵轴旋转,你会得到一个啤酒瓶底一样的图像,物理学家通常把它叫做墨西哥帽子),因此看上去似乎没有比我们的真空的势能更低的点了。但是问题在于,这个势能图只是局域的势能图,当往两边继续画下去,这个势能曲线有可能重新往下弯并且产生一个比我们所处的真空势能更低的真空态。这样,我们所在的真空就称了假真空态了。事实上,这个势能是可以计算出来的,物理学家发现果真如此。在场值很大的时候,希格斯场的势能函数具有一个更小的极值点。因此我们所处的真空就可能发生衰变。但是请大家放心,物理学家算出来的这个衰变概率很小很小,衰变周期是宇宙的年龄的10的200次方倍(这是印象中的数字)。总之概率很小很小就是了。注释1: 在这里需要注意一个微妙性,在量子力学里面,粒子是无法静止的,因为静止这个概念说明粒子同时拥有确定的位置和动量(动量为零),而这违反量子力学的不确定性原理。因此,在量子力学里面,我们实际上是考虑一个粒子处在较高势井里面接近基态的某个共振态。注释2::如同注释1,场所处的基态也不是场位形本征态。

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