赵常德 （zyfnew@yahoo.com.cn）　2007.04

1.希格斯物理的困难

1.1希格斯物理

1961年哥德斯通假设：如果不存在规范场，则在真空基态上将出现一个静止质量为零的玻色子标量场。认为正是这个标量场使阿哈罗诺夫——玻姆效应中的电子波函数相位发生了旋转。

1964年希格斯假设：当真空中哥德斯通标量场与外部规范场相互作用时，哥德斯通标量场被规范场吸收，使规范场的对称性产生自发破缺，从而使规范场的“传播子”获得质量。这就是“希格斯机制”或称“希格斯物理”。

1.2希格斯机制是“标准模型”的基础假设

1967年，温伯格和格拉肖利用希格斯机制，提出了弱电统一理论，并预言了中性弱作用粒子和“中性弱流”的存在。 1982年到1983年间鲁比亚和范得梅耳，用实验测出粒子的质量。这样希格斯机制就成了弱电统一理论的基础假设。

1954年扬振宁和米尔斯提出强相互作用的规范场理论。但是其同位旋势场中的“传播子”质量为零的问题一直没有解决。1964年盖尔曼提出强力之源不是核子而是夸克，强力的规范场粒子不是介子而是胶子的夸克模型。实验发现夸克有“色”和“味”，从而确定了色规范场可以用SU（3）群描述。同样，在利用希格斯机制后，色规范场的“传播子”有了质量。

虽然量子色动力学还存在诸如“夸克禁闭”等等问题，人们仍然将弱电规范场和强力规范场，以直积的方式放在一起：，利用希格斯机制以及“用手放进去的”耦合常数构成了当前粒子物理学中被广泛接受的理论。这个理论称为“标准模型”。

1.3标准模型理论中对希格斯机制的要求⁽²⁾

1）哥德斯通场必须存在；2）哥德斯通场的量子也必须存在，且能测试；3）哥德斯通场与外部规范场相互作用的拉格朗日量为：⁽³⁾

式中第一项为哥德斯通场的动能，第二项为规范场的能量密度，第三项为哥德斯通场的势能。为使希格斯机制能够产生规范场的对称自发破缺，应有如下的势函数：，当时（为实数），的最低能量态不位于零而位于：

由于的规范不变性，又有一个任意规范变换的简并基态存在，而这正是规范场产生对称自发破缺所需要的。这样，规范场场量子的质量就可以计算出。

1.4希格斯物理的困难

如上所述，标准模型理论依赖于希格斯机制。但是，到目前为止还没有人指出哥德斯通场的来源；这个场的势函数怎样才能使；实验也没有发现哥德斯通玻色子这种场量子。这就是当前摆在理论物理学家面前的希格斯物理的困难。

2.真空微粒结构模型初探

为了探索希格斯物理的困难，我们曾提出三条基本原理：①质量—能量原理；②相互作用原理；③任何粒子内部都含有两种对立的物质场原理。本文将在此基础上探索真空微粒的结构模型，以及关于“绝对空间”，“以太”的问题。

2.1“真空”不空

相互作用原理：任何相互作用都离不开中间媒质与时间过程。相互作用必须通过中间媒质，不存在任何超距的相互作用；任何相互作用都需要一个时间过程，不存在速度为无穷大的“传播子”。

任何粒子内部都含有两种对立的物质场原理：任何粒子内部都含有正、反物质，正、负电荷构成的对立的物质场。牛顿万有引力定律对反物质（）也成立，与之间是斥力。

基于上述原理，我们假设：真空中充满了正、反物质对组成的、电中性的、静止质量为零的真空微粒。真空就是由这种真空微粒所构成的玻色子凝聚态。正是它充当了传递四种相互作用的媒质，也正是它形成了真空哥德斯通标量场。

2.2关于“绝对空间”和特殊参照系

“绝对空间”的概念是牛顿提出来的。在《自然哲学之数学原理》中牛顿写道^（4）：“绝对空间：其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动”。并且假设：“宇宙体系的中心是不动的”。因此，牛顿的绝对空间是一个绝对静止的框架，是脱离物质的数学空间，在现实中是不存在的，将它看成特殊的参照系——惯性系也是不成立的。

2.3“绝对空间”和“以太”是存在的

然而，“绝对空间”又是存在的，它就是宇宙中无处不在的真空微粒凝聚态物质。在宇宙的各个区域中，由于物质状态和形态以及物质、电荷分布的不同而有所不同，但在各个区域内它大体均匀分布且相对“不动”，因此“绝对空间”是相对的。光在我们所在的宇宙空间内，在这里的真空微粒凝聚态媒质中的传播速度为光速，且为常数，但在宇宙其它区域虽也是常数，光速已是。事实上，和是由传递相互作用的中间媒质即真空微粒凝聚态的状态决定的，这种媒质就是“以太”。在这个空间范围内它可以看成是惯性系，因此惯性系也是相对的。

3.真空微粒结构模型假设

3.1量子电荷质点

根据前述假设，设为电荷的最小单位，称为“量子电荷”，有正有负；为正物质（）或反物质（）质量的最小单位，称为“量子质量”。带电荷或带电荷的粒子称为“量子电荷质点”。

3.2基本结构分析

在满足和的条件下，经分析和组合的系统结构中，只有一种基本结构是可能的、合理的、稳定的。

真空微粒的基本结构：量子电荷质点（，）位于中心，相距的量子电荷质点（）以速度绕其作园周运动。如下图所示：

根据库仑定律和万有引力定律：

系统的结合能 （1）

（2）

则有： （3）

系统的结合能小于零，系统是稳定的。

基本结构的特点：真空微粒是一个电偶极子和质量偶极子并存的结构。作园周运动的结果，将在空间形成旋转电偶极子电场和旋转质量偶极子力场，并且在范围内外有不均匀的方向相反的园电流磁场，园心的磁感应强度为，垂直于园所在的平面。称为元磁感应强度。由于这种系统结构是不对称的，因此系统形成的势场不仅是旋转变化的，也是不对称的，且有不均匀的旋转磁埸。

4 真空微粒标量场势函数分析

4.1真空微粒标量场势场分布

设某一瞬时，两量子电荷质点如前图所示。

1）当时：

由于：，所以 。在区域内 。且有： 和

2） 当时：

由于以及故还须分两段：

当 时, U（r）<0；当 时， U（r）>0

3） 当r<0 时：

可见当时，，且，及

由1），2），3）可作出图如下：

4.2真空微粒势场分析

1）注意到在点和点均出现无限大势壘或势阱，说明进入到真空微粒的内部是不可能的。如果认为就是普朗克长度，那么 “量子空间”的线度就是。如果这样，“量子时间”在这种真空微粒结构凝聚态下就等于。这样，空间和时间就是量子化的。

2）势场是周期旋转的，其周期，可算出

如果认为系统的零点能

，这是十分巨大的、惊人的能量。

3）值得注意的是在处有，这时，由于为定值，而，是与真空微粒结构有关的，结构一定后是一定的，因此只能是G值变大了。当r从减小到的过程中，G值变大对应了势函数的斜率的负值且绝对值在减少。相反在的区域，斜率为正，并随着距减小而增加，可见G值将随着物体的靠近而变小。因此，万有引力常数是可变的。

4）一方面，由于，而，，真空微粒结合成玻色子凝聚态时，在除真空微粒所在空间外的任一点，其势函数的平均值为负；另一方面，由于真空微粒所形成的“元磁场”的相互作用，会使真空微粒凝聚态物质形成像磁畴那样的取向状态。因此，空间任一点的势函数为负。

5）众所周知，希格斯所假设的真空标量场势函数具有如下特殊的形式：

而且只有当时才能产生“希格斯机制”。是实数。那么怎样才能小于零呢？实际上只要将看成是两项之差就行。

，

即认为是真空微粒产生的这一项。当时，自然有。

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