湿婆之舞

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• 附录I标准粒子物理模型 自然界中有四种已知的基本相互作用（通俗地讲，也称为力）：电磁相互作用、弱核相互作用、强核相互作用和引力作用。标准粒子物理模型是关于基本粒子（除引力之外）之间相互作用的基础理论。 该模型中，根据属性的不同，可以将基本粒子划分成不同的类型。总体来讲，可以分成两大类：玻色子和费米子。 ◇玻色子包括标量粒子和矢量玻色子。其中，矢量玻色子可以作为力的载体，包括光子（电磁相互作用）人、W和Z粒子（弱相互作用）以及胶子（强相互作用）。光子和胶子是无质量的粒子，但是W（在80GeV处，大约是一个质子质量的80倍）和Z（91GeV）可跻身已发现的最大质量粒子之列。 ◇费米子则被细分为轻子和夸克：·轻子可分为三代：电子和电子中微子；μ子和μ子中微子；τ子和τ子中微子。 ·夸克也可分为三代（与三代轻子相对应）：上夸克和下夸克；粲夸克和奇夸克；顶夸克和底夸克。 三种夸克的不同组合可以产生被称为重子的粒子。质子（上夸克、上夸克、下夸克）和中子（下夸克、下夸克、上夸克）是最常见的重子。还有许多其他重子存在，但它们并不稳定，即使产生，也很快就会衰变。因此，普通物质的原子是由轻子（电子）和重子（质子和中子）组成的。 标准模型虽然已经得到了极好的检验，但并非是完美的。首先，它没有将引力包含在内。此外，该模型描述的三种基本相互作用在更高能量处并不统一，而物理学家们倾向于认为它们本该是统一的。为此，通过引入一个被称为超对称（SUSY）的概念，即通过为每一个费米子假定一个玻色子伙伴且为每一个玻色子假定一个费米子伙伴，对标准模型进行了扩展。在一些理论中，比如超弦理论，引力有它自己的玻色子载体：引力子。随着超对称的引入，除引力外的三种基本相互作用可以在更高能量处精确地统一起来。标准模型已经为实验所证明，然而目前还没有证据表明宇宙是超对称的。 (查看原文)

  圆圆 2024-04-10 12:09:02

• 附录Ⅱ 从宇宙大爆炸至今：标准宇宙模型 在大爆炸时，宇宙是一个非常炽热且致密的时空点。它开始膨胀并冷却。从宇宙诞生到随后的10⁻⁴³秒 一所谓的普朗克时期一一自然界中的四种基本力是统一的一种力。在这一时期结束时，引力和其他力之间的对称性破缺。这就开始了下一个阶段，即大统一时期，它持续到大爆炸后的10⁻³⁶秒，在其结束时，强作用力与弱电力分离。这个相变触发了暴胀（一个短暂而剧烈的时期），该时期仅仅持续了不到10⁻³²秒的时间，但在此期间，宇宙呈指数膨胀，变大了很多个数量级。暴胀结束时，宇宙再加热，产生辐射和基本粒子，如夸克和电子，以及暗物质粒子。到那时，暴胀已经拉伸了早期宇宙的量子涨落，并将它们变成物质和能量密度中的微小变化， 而这最终又成为宇宙大尺度结构的种子。除去这些变化，宇宙是均匀的，且恢复了暴胀之前更稳定的膨胀率。在弱电时期结束时，即大爆炸后的约10⁻¹²秒，甚至电磁力也和弱作用力分离了。宇宙现在有四种截然不同的基本力（见附录I）。此外，一个还不太清楚的过程（重子合成），导致物质多于反物质，从而产生了质子和中子。大爆炸约3分钟后，宇宙冷却到足以形成氢、氦和其他一些轻元素的原子核。尽管如此，宇宙还是足够炽热，所以它仍然是由辐射、电子和轻核组成的等离子体。在大爆炸后约38万年后，温度大幅下降，电子与原子核结合形成中性的氢和氦及其他各类原子，这就是复合时期。宇宙微波背景的光子被释放出来。数亿年后，第一批恒星和星系开始形成。宇宙继续膨胀，但由于引力的作用，其膨胀率正在减慢。接着，在大爆炸数十亿年后，膨胀时空的真空累积能量一现在被称为暗能量— 强到足以开始排斥引力。宇宙的膨胀非但没有减慢，反而开始加速。 这就是标准宇宙学模型，考虑到目前的理论和技术，其中有部分（特别是普朗克和大统一时期）仍然是推测性的，无法验证。这个模型又被称为∧... (查看原文)

  圆圆 2024-04-10 12:09:02

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