理论物理学

追求'une théorie unifiée des interactions

对于科学N°400
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为了描述和理解自然现象,物理学家一直在寻找一般规律,并以尽可能少的原理为基础。这种方法在粒子物理学中尤为明显,因为人们至少从1930年代就开始寻求统一理论。

在自然界中已经确定了四个基本的相互作用:重力,电磁力,弱相互作用和强相互作用,后两个仅作用于原子核及以下的原子核。电磁学的经典理论(James Clerk Maxwell的著作,约于1865年)本身就是一种将电磁学结合起来的(经典)理论。但是直到1970年代左右,才开始采取基本的相互作用统一的下一步,即电弱理论,这是一项长期的集体工作,其三位主要人物史蒂芬·温伯格,阿卜杜斯·萨拉姆和谢尔登都曾为此工作Glashow于1979年获得诺贝尔奖。

电弱理论将电磁相互作用和弱相互作用结合在一个大厦中,这是一个基于优雅对称原理的量子场论。它最引人注目的实验证实是1982年和1983年在欧洲核子研究中心发现了理论上预测的W和Z玻色子。电弱理论的另一个关键粒子是迄今尚未发现的希格斯玻色子,但由于CERN的LHC对撞机于8个月前投入使用,我们希望很快发现。

同样在1970年代,以量子色动力学的名义出现了一种基于与电弱理论相同的对称性原理的强相互作用的相干理论。电弱理论和量子色动力学的并置构成了粒子物理学的“标准模型”。

该模型是一种量子理论,它没有包含爱因斯坦广义相对论所描述的第四种基本相互作用即引力-一种非量子理论。因此,寻求统一的物理学家面临着几个相关的挑战:建立引力量子理论,将引力与其他三个相互作用结合在一起,超越标准模型以消除阴影和任意性它包含。

尽管进行了数十年的研究,但统一工作仍未完成。我们正在发布的档案对这个问题提出了三种不同的观点。他说,史蒂文·温伯格在采访中提醒我们有关问题,困难和现有途径。在第二篇文章中,斯蒂芬·霍金和伦纳德·姆洛迪诺(Stephen Hawking)和伦纳德·姆洛迪诺(Leonard Mlodinow)通过当前的“弦论”现状引起我们的注意,即广受欢迎的统一理论可能是乌托邦:几个互补且部分不同的建筑可能需要。最后,在第三篇文章中,Garrett Lisi和James Weatherall提出了-使用“束”的语言,而不是对称群理论的常用语言-进行了一系列与电弱理论和量子色动力学。专业科学界以外的物理学家G. Lisi于2007年在互联网上发布了一个基于E8小组的统一理论草案,因此受到了许多媒体的报道。

他的工作仍然使大多数专家表示怀疑。但是,即使有一天这些想法变得无关紧要,他的文章还是值得追踪扩展标准模型的一系列尝试。

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