既然玻色子不能被看見,那麼科學家們如何在非理論的角度去證實玻色子的存在 求物理大小能用通俗的語言講解

時間 2021-05-05 19:48:25

1樓:王清揚

以下預設「看見」指「直接探測到」。

玻色子當然可以被看見,光子就是最好的例子。另外,偶數個費公尺子組成的體系也是玻色子,比如各種介子,它們也可以被直接探測到。

2樓:馮 施特勞依

請問你說的這個玻色子是指基本粒子中的規範玻色子和Higgs吧?如果這樣的話,可以簡單說一下。

玻色子是可以被」看見「的。當然除了光子是可以直接被人眼看到,它是電磁作用的媒介。而傳遞弱作用的W,Z玻色子,傳遞強作用的膠子以及作為基本粒子質量起源的Higgs實際上是可以被」看到「的,只不過不是通過人眼做探測了,而是通過粒子物理實驗中的探測器來「看」。

我們知道,我們能夠「看到」某個東西,是因為它和我們的「眼睛」發生了相互作用,比如一本書,你能看到上面的字是因為某處光源發射的光照到了書的表面,然後光子被漫反射到了你的眼睛內,跟你的視網膜發生了發生了相互作用(被上面的光敏細胞捕獲)。

同樣的,我們如果想看到這些微觀的粒子,應該也要借助」眼睛「。可是,由於我們的眼睛的視網膜分辨能力有限,眼球中的晶狀體放大倍數也不行,所以我們肉眼看不到那些小東西,比如表皮細胞;但是如果我們」武裝到牙齒「,配上極好的顯微鏡,也會遇到諸如光的衍射極限等問題導致看不到更小的東西。要知道,我們說的這些基本粒子,尺度都是在10^(-18)m甚至更小的量級的,除了光子,相互作用的力程也極短(比如膠子,在fm(10^-15m)量級),比起幾百奈米的衍射極限要小的多。

所以我們要使用和它們適配的「眼睛」----探測器來看,不僅如此我們還需要「光」或者說探針,這些通常是高能物理加速器產生的高能粒子束,它們可以撞擊彼此,產生「反射」的「光」打到「眼睛」裡。那好,我們就來看看。可是我們這時候又遇到乙個問題,這些基本粒子的脾氣也很古怪,並不情願被看到。

比如壽命很短,我還沒觀測到它們就已經沒了;膠子還帶有色荷,從色禁閉的物理原理上就否決了它的直接可觀測性。所以觀測時,就只能間接觀測,即觀測它們可能的衰變產物及其截面然後和理論進行對比。這是可行的,因為物理學家建立了一套非常漂亮的模型Standard Model,可以根據這些粒子不同的衰變方式計算出它們可能的產物和產生率,然後實驗上再去對,如果相差無幾,就是好事,說明物理模型沒問題;如果有意外的結果,也是好事,說明物理模型可能不完善,有新物理可以取發現。

我想關於粒子探測的可能性,最基本的想法和意義就差不多講完了。具體的探測器是怎麼工作的,怎麼探測的,怎麼從眾多反應中提取有效資訊的,則需要參考一下粒子探測技術這方面的書。

最後回到問題本身,就事論事的稍稍介紹一下你想問的那幾個玻色子的發現(或「被看見」)。

W,Z boson:它們可以衰變成輕子對或夸克對。最先在β衰變中,費公尺提出了有效模型,後來為了在高能情形下的實驗結果,GWS三人在2023年提出了電弱統一理論(2023年諾獎)。

在2023年,在歐洲核子中心SPS發現了先後發現了W和Z玻色子(2023年諾獎)。

Gluon :類似於高能光子,高能膠子可以發生膠子-夸克對效應(強子化過程),在噴射出來的時候可以在徑跡上產生大量的強子,被稱為jet(噴注);在最初的夸克強子化時,會有膠子三噴注發生。最開始2023年,在正負電子對撞機DORIS上的PLUTO探測器上發現了三膠子噴注,證明了膠子的存在。

Higgs:Higgs可以發生雙光子衰變,四輕子衰變等反應。在2023年,歐洲核子中心的LHC上的ATLAS探測器上發現了Higgs。(2023年諾獎)

3樓:徐慎行

「玻色子不能被看見」……

光子是玻色子吧?你看不見光子?

你能「看到」的唯一一種粒子就是光子了好吧?

退一萬步講,你的眼睛看不到某種粒子,不代表你就真的看不見它,更不能代表它不能與其他物質相互作用,以顯示自己的存在。量子論一百多年,那麼多實驗敢情是白做了麼?各種各樣的探測器都是瞎的不成?

4樓:LC振盪電路

假設玻色子存在,然後構建理論,自洽且可行

在這個理論體系內推導,這樣的話會有什麼現象,如何與別的理論區別做實驗驗證推導結論,篩選錯誤理論就這樣

希格斯玻色子是怎麼被證實的?

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