1.強子:任何夸克組成的粒子→
介子:任何由一個夸克和一個反夸克所組成的粒子
重子:任何有三個夸克或三個反夸克所組成的粒子
質子:2個上夸克和1個下夸克
中子:1個上夸克和2個下夸克
2.輕子:三個generation
電子/電子微中子
緲子(muon)/緲子微中子
τ輕子(tau)/τ微中子
3.夸克:三個generation
上/下
魅/奇
4.輕子和夸克這些物質微粒,都稱為費米子;力載子屬於玻色子
5.力載子/玻色子:四種力:強作用力-膠子,弱作用力-W和Z玻色子,電磁力-光子,重力-重力子(?)
6.質子的質量為938MeV/c2 (今後設一座標將c=1),但三個夸克總和只有11 MeV,遠小於質子,因為複合物的質量源自於三個夸克的運動能量以及膠子所攜帶的能量。在核裡面,夸克可以自由移動,只有當夸克試圖離開彼此時強作用力才會變強。因此,99%的質子或中子的質量來自於其組成元件的能量。
7.夸克具有一個量子數(或稱為性質)叫做色,每一味的夸克(即六種種類的夸克)實際上都有三種不同的色:紅、藍、綠。因此質子可以有三個夸克而不違反庖力不相容原理。
8.介子為何能夠不湮滅?那是因為自旋的量子數不同。其中一個自旋向上(+1/2),一個自旋向下(-1/2)
9.希格斯場不會造成基本粒子任何的能量損失,但是由於粒子在該場存在下移動的較慢-粒子們跟場起交互作用,粒子的動能減少了,但動能並沒有消失,只是轉換成質量。
10.在物理學中,質量被定義為對運動狀態變化的抵抗程度。只有光子在希格斯場內不起作用,質量為0,弱作用力的W和Z皆有質量。
11.希格斯玻色子是希格斯場的激發,如同海浪是海的激發,找到希格斯玻色子證明希格斯場的存在。
12.重力透鏡這個技術可以測定宇宙中暗物質的分布,因此成為另一種檢測暗物質存在的方法。
13.大霹靂過程中釋放出的能量一開始是以輻射的形式出現。一旦宇宙在其膨脹的影響下充分冷卻後,粒子便開始出現。一直到38萬年後,這時溫度下降到華氏11000度(攝氏6000度)附近時,原子才開始形成,高於這個溫度原子會分裂。
14.宇宙基本上是一個巨大的,空無一物的空間(密度太小)。
15.標準模型不足之處:
並未解釋物質與反物質之間的不對稱性(宇宙中幾乎沒有反物質存在)
不包含具有暗物質性質的粒子
不包括重力
無法解釋重力為什麼這麼弱
無法解釋粒子為什麼有三代的存在,也無法解釋它們的質量這麼雜亂
無法解釋費米子與玻色子之間的區隔
無法解決希格斯玻色子理論質量的問題
16.因此,需要一個新理論,架構在標準模型之上,來解釋這些或其中一個問題----超對稱理論
17.超對稱非凡的地方在於,這個當初緣於完全不同的原因建構的新理論,由於它恰巧預測了具有暗物質粒子特徵之新粒子存在,竟可以解決暗物質這個大難題。
18.可惜是,即使超對稱被發現了,它也不會是最後的答案,因為它還是沒辦法統一所有的力:它把重力放在一邊,就跟標準模型一樣。
19.粒子物理學基礎研究的回報並不都是直接的。目前沒有人知道希格斯玻色子將來會不會有實際的用處。相反的,該研究的目的,是為了能更瞭解我們周遭的物質世界,並將提高我們的知識層次。
心得
20200601
本書在瀏覽臉譜出版社時就相當有興趣,若想對量子力學有更加的瞭解,CERN是必要知道的。所幸在圖書館借到此書。
本書相當入門與科普,這是讚美之詞,他幾乎如使用手冊或學校課本一樣手把手介紹,一步步介紹粒子與場的觀念,並舉例說明,十分好吸收。名詞不求全背起來,架構清楚後整體觀念都會在。之前看過跟著霍金上太空一書,比較下還算是有點應用的,現在回頭看這本,基本力、希格斯場等的概念就相當清楚了。
中間介紹大型強子對撞機,非常偉大的人類建設,甚至在建造過程中還使用摩爾定律
介紹2012年7月公布找到希格斯玻色子的過程,令人如臨現場,也感受到他們的激動,會在歷史留名
20200604
標準模型仍有至少7個不能解釋的問題在,所以必需在其上建構新的理論。目前最有力的候選為超對稱理論,舊稱弦理論。能夠解釋暗物質粒子的存在,但是仍無法解釋重力。不過也更新了我對弦理論的看法。
20200607
基礎研究的回報並不直接,也並不明顯,但是打好基礎將來必有好的回報。CT,MRI,網際網路竟都是CERN的發明,真是謝謝他們為人類社會帶來貢獻。
CERN也是跨國合作組織的典範,如同我之前看的海盜經濟學一樣,一群人能有組織,重點不在有政府,而是有相同的目標,並且報酬能與付出成正相關。
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