Tuesday, December 25, 2012

Why Higgs boson become "Higgs" boson?

一切真相大白了,Steven Weinberg在他的文章The crisis of big science提到


"As to my responsibility for the name “Higgs boson,” because of a mistake in reading the dates on these three earlier papers, I thought that the earliest was the one by Higgs, so in my 1967 paper I cited Higgs first, and have done so since then. Other physicists apparently have followed my lead. But as Close points out, the earliest paper of the three I cited was actually the one by Robert Brout and François Englert. In extenuation of my mistake, I should note that Higgs and Brout and Englert did their work independently and at about the same time, as also did the third group (Gerald Guralnik, C.R. Hagen, and Tom Kibble). But the name “Higgs boson” seems to have stuck."


歷史的巧合把Higgs boson的名字給了Peter Higgs,一切都只是Weinberg在寫論文時沒注意先後順序,於是Robert Brout和Francois Englert徹底被神隱。話說回來,將基本粒子用某人命名是哪招呢?



Saturday, April 21, 2012

Quantum "Graviton" Particles May Resemble Ordinary Particles of Force


http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=search-for-new-physics
http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v306/n5/pdf/scientificamerican0512-34.pdf

這個月科學美國人有篇文章提到一個新的想法,重力子有無可能是像兩個強作用力膠子的組合呢?

計算強作用力是個難題,如何在似乎無盡的費曼圖中得到有意義的計算,使其吻合LHC中大量粒子對撞的結果?費曼圖提供物理學家一個強而有力的工具去計算作用力,在這個圖像裡,物理學家彷彿可以看到粒子就像圖裡一樣傳遞波色子。一開始在量子電動力學獲得大成功,物理學家可以明確指出那些圖是重要,哪些圖可被忽略,僅靠幾個簡單的計算獲得符合觀測的結果。推廣到“強”作用力,只有在兩個粒子非常靠近,之間作用力變得非常小(漸進自由),這個技巧可以被使用。對於粒子對撞和散射實驗,這如其名的暗示,強作用力遠大於電力,物理學家再也沒辦法簡單的指出那些是重要的圖,尤其其中包含許多的"loop"圖,這些loop圖暗示著虛粒子(virtual particles)的作用,雖然無法直接觀察,確確實實地影響最後的計算和實驗結果。值得注意是,最後將這些圖相加,往往彼此間可以相消,這強烈暗示,似乎有更深層的機制在底層。

從90年代早期,兩位物理學家,Zvi Bern和David A. Kosower揭示弦論可以用一條方程式簡化許多圖的計算,連同後來加入的Lance J. Dixon和David Dunbar所共同分析,么正性(unitarity),似乎可以用來解釋這些散射結果。么正性簡單的說,每個圖代表某個機率,將所有圖相加必須等於一。這個原則被深深地掩蓋在大量費曼圖計算的背後,但根據這個原則物理學家可以避免直接使用虛粒子,從而避免大量複雜的費曼圖。舉例來說,在一個複雜地鐵系統裡,從A站到B站顯而易見只有幾條選擇,但是如果應用費曼圖的思考模式,就必須考慮所有的可能性,包括那些出站穿過馬路再從另個站的路徑。我們可以將這些不太可能的道路想像成虛粒子的圖,雖然他們存在,但顯然到最後我們不太需要考慮。如果只需考慮有限的可能(么正性),那麼就有可能減少許多須計算的圖。

么正性方法提供物理學家成功預測對撞後光子和微中子的數量,這對尋找暗物質和希格斯粒子(Higgs)有直接的幫助。最近的發展是將這套理論推廣到重力子。重力子的發展從80年代開始,其目標是將重力給量子化,但這個努力很不成功,不像其他量子理論裡,許多無限大可以互相對消留下有物理意義的值,重力頑強地抵抗一切量子化的可能,這些無法消除的無限大暗示著時空的波動(fluctuations)。一種可能的解釋是,自然界包含許多未發現的超對稱粒子(supersymmetry),這些粒子由隱藏的費米子和波色子之間對稱性而來,將這個想法應用到重力就是超重力(supergravity),但人們發現到了第三階虛粒子的計算還是會發散。另外的可能是超弦理論,在這個理論架構下,所有基本粒子不是點狀而是個共振的弦,但這個理論面臨一個很大的問題——無法提供有用的計算。應用么正性方法可能解決超重力無限大的危機,時空的波動可能沒有想像中嚴重,更有意思的是,三個重力子的作用就像三個膠子跟另外一模一樣的三個膠子的作用,換句話說,重力是強作用力的另種表現。

目前,這個理論在第四階都沒有發散的項,如果物理學家算到第七項都沒有發散,超重力理論就有可能是個自洽的理論。當然,這裡論不包括其他非微擾的作用,他們太微小而不能被loop-by-loop所分析,或許這些作用會被更深層的理論,例如弦論,所解釋。