第167章 完善标准模型的数学定义
第167章完善标准模型的数学定义
当根据理论的指示，无法在实验中找到对应的结果时，考虑理论存在问题，并不奇怪。
尤其是对于物理学的标准模型来说。
标准模型并不标准，这也算是物理学界众所周知的一件事情。
毕竟首先就有一个问题，那就是标准模型并没有把引力给描述进去，因此，假设未来的某一天，物理学家真的能够将相对论和量子力学完美的统一起来，标准模型大概也就需要经过一次大修改，从而将引力给放入框架中。
但是那一天显然还是太遥远，现在的标准模型，还仅仅只能将电磁力、强力和弱力这三大力放在一个模型中进行描述，甚至虽然它们被放在了一个模型中，却并不意味着这三大力就统一了。
到目前为止，仅仅只有电弱两力得到了统一，而强相互作用力，依然存在于模型之中，游离于电弱之外。
像是李牧他们这一次发现的奇特强子，也是为了进一步帮助物理学家们找到强相互作用力的性质特点，从而为把强相互作用力纳入统一的提供帮助。
因此他们的论文才发出去没过多久，就已经引起了很多研究强相互作用力的学者们引用。
“而现在，标准模型告诉我，Zcs（3985）+和中性伴随态应该是同时生成的，但是在实验数据中，完全没有体现出来，就像是有什么东西……”
“在这些实验数据中，将它给隐藏了起来。”
他的脑海中各种各样的想法略过，直到最终，一个名词从他的心底浮现。
非微扰效应。
“在想什么？”
宿舍的门被打开，一道声音传来，实际上也主要是因为李牧没有关上门。
李牧将思维从脑海中的想法中抽离，转头看了过去。
“岳院士。”
“嗯。”
岳琅点了点头，随后坐在了李牧的旁边。
“还在寻找那个中性伴随态的粒子吗？”
李牧点了点头：“是的。”
岳琅笑了笑，感慨着说道：“年轻就是好呀，还有这样的精力和冲劲，就像我当年一样，我大学毕业之后，就在CERN那边工作，跟着丁肇中先生的L3组一起做研究，当时我们也是在寻找各种新粒子。”
“那时候的我也和你一样，充满了干劲，觉得自己肯定能够找到一种新的粒子。”
“而事实上，我们最后也找到了，当然，只不过和我的关系并不太大。”
岳琅摇摇头，大概是在感慨自己当初那天真的想法。
“粒子物理学说麻烦也不麻烦，说简单也不简单，那些还没有被发现的粒子，好像就摆在我们的眼前，在标准模型的指导下，等着我们去找到。”
“但现实总是证明，它们似乎又总是在逗我们。”
“所以，咱们要做的就是，先假装不在意这些粒子，然后某一天突然发难，就能抓住它们漏出来的一个尾巴。”
李牧微微点头，他听得出来岳琅是在劝自己不要太过于强求。
“您说的对。”李牧应道：“不过有时候我们总得要去尝试。”
岳琅笑道：“当然，这样想也有道理。”
“那么，你现在有什么想法了吗？”
李牧沉吟片刻，随后说道：“理论告诉我们，不管是带电荷的奇特强子还是中性的奇特强子，它们都是在粲介子衰变末态过程中共同诞生的。”
“但现在，如果在实验数据中找不到吻合的信号。”
“所以我现在不得不考虑会不会是理论，我们的标准模型出现了问题。”
听到李牧的话语，岳琅陷入了半晌的沉默，大概半分钟后才开口道：“我必须得说，你的这个想法，非常大胆，也非常重要。”
“当实验不能验证理论，我们就必须考虑理论是否不完美。”
岳琅站了起来。
李牧的话语，显然引起了他的重视。
在宿舍中踱着步，岳琅低头沉思。
“尽管到目前为止，几乎所有和电弱强三力相关的粒子对撞实验结果，基本都合乎标准模型，但是我们却也必须得承认，只是几乎。”
“李牧，伱应该也知道，咱们物理学界一直在回避的一个问题，那就是标准模型虽然很准确，但其实这个模型其实甚至并不自洽。”
听到岳琅的话，李牧点了点头。
“这么多年来，我们一直在努力中，却始终得不到对标准模型的非微扰定义，比如说通过格点理论的非微扰定义。”
“目前的标准模型是用一个级数展开，也称之为微扰展开的方式来逼近定义的。”
“如果我们只取级数的前几项，我们就会发现标准模型能够给出和实验结果十分相近的结论，这也是为什么它被称之为非常成功的理论。”
“可是如果我们取级数展开的前几百项，标准模型的结果将跟实验有很大的差距。”
“取级数展开的项越多，标准模型的结果就跟实验的结果差距越大，甚至会趋于无穷大，所以由级数展开来逼近定义的标准模型，在理论上并不是一个自洽的模型。”
说到这里，岳琅的声音顿了顿，他停止了踱步，抬起头看向了李牧。
“也许你的质疑是对的，实验数据无法和标准模型相互照应，很有可能便出现在这个问题上面。”
“但遗憾的是，这个问题并不好解决。”
“物理学界尝试了这么多年，都仍然未能将标准模型的级数展开实现收敛，也许我们只有将它收敛起来，我们才能够找到那个想要的中性伴随态。”
岳琅摇了摇头，微微叹了口气。
这种物理中的未解决问题，就像是数学中的猜想，历时许久，但始终未被解决。
也许只能交给李牧这样的年轻人吧？
至于像他这样的老年人，大概就做不到了。
毕竟众所周知，一名科学家最突出的成就往往诞生于其青年时期，而老年后，基本上所能做的也就是对这过去的成就进行修修补补了。
最后，岳琅拍了拍李牧的肩膀，又笑道：“当然你也不用太过着急，现在的这些实验数据，发现不了中性伴随态的存在，以后还是可以的，现在也就仅仅十来万组数据罢了，年底的时候，正负电子对撞机将再次启动，下一次我们将会优化对撞参数，就不会像是这一次只找到了127个。”
“样本量越大，就越有机会发现。”
“所以不用着急。”
“当然，如果你想要用自己的数学能力去弥补标准模型的不自洽问题的话，我也表示支持。”
“这也是你这样的数学天才应该做的。”
“加油吧，少年。”
随后，岳琅不再多说，转身离开了宿舍。
而李牧则陷入了思考之中。
标准模型的微扰展开吗……
他提起笔，在纸上写下了标准模型级数展开式。
而后，数学中关于微扰理论的知识也进入了他的脑海中。
“物理学界对标准模型级数展开式，希望当n趋于无穷大的时候，Fn（g）也能够趋近于我们想要的积分值，但目前来说，N趋近于无穷大时，Fn（g）只会发散，不会收敛。”
“这只能是因为缺少了一个或者是几个限制性的条件。”
“但是这个限制性的条件会是什么呢……”
李牧的目光忽然一定。
接着，他凭借自己的数学直觉，给每一级数项，添加上了一个限制条件。
这是一个看起来十分麻烦的式子，但是在李牧的眼中，这个式子充满了数学美。
但最关键的是——“好像……找到了？”
他有些发怔。
因为，这原本整个发散的级数展开式，在这个新式子的加入下，忽然就实现了收敛。
“难道这个问题就这么解决了？”
就像是一种神奇的直觉，指导着李牧将发现了这个式子。
他皱眉思考了片刻，一时间也感到难以相信。
困扰了物理学界几十年的问题，自己就凭借着对原标准模型级数展开的发散性，直接找到了控制其发散的条件？
只不过随后，当他又仔细研究了一遍之后，他就发现了不足之处。
“这个式子还缺乏对弱相互作用力的协调。”
“这，应该就是问题所在……”
只不过虽然发现了问题，李牧的脸上却露出了笑容。
因为这偶然间的数学直觉，虽然并没有直接指向答案，却让他找到了解决整个问题的钥匙所在。
也许，给标准模型一个非微扰的完整数学定义，将要在他的手中实现了。
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当根据理论的指示，无法在实验中找到对应的结果时，考虑理论存在问题，并不奇怪。
尤其是对于物理学的标准模型来说。
标准模型并不标准，这也算是物理学界众所周知的一件事情。
毕竟首先就有一个问题，那就是标准模型并没有把引力给描述进去，因此，假设未来的某一天，物理学家真的能够将相对论和量子力学完美的统一起来，标准模型大概也就需要经过一次大修改，从而将引力给放入框架中。
但是那一天显然还是太遥远，现在的标准模型，还仅仅只能将电磁力、强力和弱力这三大力放在一个模型中进行描述，甚至虽然它们被放在了一个模型中，却并不意味着这三大力就统一了。
到目前为止，仅仅只有电弱两力得到了统一，而强相互作用力，依然存在于模型之中，游离于电弱之外。
像是李牧他们这一次发现的奇特强子，也是为了进一步帮助物理学家们找到强相互作用力的性质特点，从而为把强相互作用力纳入统一的提供帮助。
因此他们的论文才发出去没过多久，就已经引起了很多研究强相互作用力的学者们引用。
“而现在，标准模型告诉我，Zcs（3985）+和中性伴随态应该是同时生成的，但是在实验数据中，完全没有体现出来，就像是有什么东西……”
“在这些实验数据中，将它给隐藏了起来。”
他的脑海中各种各样的想法略过，直到最终，一个名词从他的心底浮现。
非微扰效应。
“在想什么？”
宿舍的门被打开，一道声音传来，实际上也主要是因为李牧没有关上门。
李牧将思维从脑海中的想法中抽离，转头看了过去。
“岳院士。”
“嗯。”
岳琅点了点头，随后坐在了李牧的旁边。
“还在寻找那个中性伴随态的粒子吗？”
李牧点了点头：“是的。”
岳琅笑了笑，感慨着说道：“年轻就是好呀，还有这样的精力和冲劲，就像我当年一样，我大学毕业之后，就在CERN那边工作，跟着丁肇中先生的L3组一起做研究，当时我们也是在寻找各种新粒子。”
“那时候的我也和你一样，充满了干劲，觉得自己肯定能够找到一种新的粒子。”
“而事实上，我们最后也找到了，当然，只不过和我的关系并不太大。”
岳琅摇摇头，大概是在感慨自己当初那天真的想法。
“粒子物理学说麻烦也不麻烦，说简单也不简单，那些还没有被发现的粒子，好像就摆在我们的眼前，在标准模型的指导下，等着我们去找到。”
“但现实总是证明，它们似乎又总是在逗我们。”
“所以，咱们要做的就是，先假装不在意这些粒子，然后某一天突然发难，就能抓住它们漏出来的一个尾巴。”
李牧微微点头，他听得出来岳琅是在劝自己不要太过于强求。
“您说的对。”李牧应道：“不过有时候我们总得要去尝试。”
岳琅笑道：“当然，这样想也有道理。”
“那么，你现在有什么想法了吗？”
李牧沉吟片刻，随后说道：“理论告诉我们，不管是带电荷的奇特强子还是中性的奇特强子，它们都是在粲介子衰变末态过程中共同诞生的。”
“但现在，如果在实验数据中找不到吻合的信号。”
“所以我现在不得不考虑会不会是理论，我们的标准模型出现了问题。”
听到李牧的话语，岳琅陷入了半晌的沉默，大概半分钟后才开口道：“我必须得说，你的这个想法，非常大胆，也非常重要。”
“当实验不能验证理论，我们就必须考虑理论是否不完美。”
岳琅站了起来。
李牧的话语，显然引起了他的重视。
在宿舍中踱着步，岳琅低头沉思。
“尽管到目前为止，几乎所有和电弱强三力相关的粒子对撞实验结果，基本都合乎标准模型，但是我们却也必须得承认，只是几乎。”
“李牧，伱应该也知道，咱们物理学界一直在回避的一个问题，那就是标准模型虽然很准确，但其实这个模型其实甚至并不自洽。”
听到岳琅的话，李牧点了点头。
“这么多年来，我们一直在努力中，却始终得不到对标准模型的非微扰定义，比如说通过格点理论的非微扰定义。”
“目前的标准模型是用一个级数展开，也称之为微扰展开的方式来逼近定义的。”
“如果我们只取级数的前几项，我们就会发现标准模型能够给出和实验结果十分相近的结论，这也是为什么它被称之为非常成功的理论。”
“可是如果我们取级数展开的前几百项，标准模型的结果将跟实验有很大的差距。”
“取级数展开的项越多，标准模型的结果就跟实验的结果差距越大，甚至会趋于无穷大，所以由级数展开来逼近定义的标准模型，在理论上并不是一个自洽的模型。”
说到这里，岳琅的声音顿了顿，他停止了踱步，抬起头看向了李牧。
“也许你的质疑是对的，实验数据无法和标准模型相互照应，很有可能便出现在这个问题上面。”
“但遗憾的是，这个问题并不好解决。”
“物理学界尝试了这么多年，都仍然未能将标准模型的级数展开实现收敛，也许我们只有将它收敛起来，我们才能够找到那个想要的中性伴随态。”
岳琅摇了摇头，微微叹了口气。
这种物理中的未解决问题，就像是数学中的猜想，历时许久，但始终未被解决。
也许只能交给李牧这样的年轻人吧？
至于像他这样的老年人，大概就做不到了。
毕竟众所周知，一名科学家最突出的成就往往诞生于其青年时期，而老年后，基本上所能做的也就是对这过去的成就进行修修补补了。
最后，岳琅拍了拍李牧的肩膀，又笑道：“当然你也不用太过着急，现在的这些实验数据，发现不了中性伴随态的存在，以后还是可以的，现在也就仅仅十来万组数据罢了，年底的时候，正负电子对撞机将再次启动，下一次我们将会优化对撞参数，就不会像是这一次只找到了127个。”
“样本量越大，就越有机会发现。”
“所以不用着急。”
“当然，如果你想要用自己的数学能力去弥补标准模型的不自洽问题的话，我也表示支持。”
“这也是你这样的数学天才应该做的。”
“加油吧，少年。”
随后，岳琅不再多说，转身离开了宿舍。
而李牧则陷入了思考之中。
标准模型的微扰展开吗……
他提起笔，在纸上写下了标准模型级数展开式。
而后，数学中关于微扰理论的知识也进入了他的脑海中。
“物理学界对标准模型级数展开式，希望当n趋于无穷大的时候，Fn（g）也能够趋近于我们想要的积分值，但目前来说，N趋近于无穷大时，Fn（g）只会发散，不会收敛。”
“这只能是因为缺少了一个或者是几个限制性的条件。”
“但是这个限制性的条件会是什么呢……”
李牧的目光忽然一定。
接着，他凭借自己的数学直觉，给每一级数项，添加上了一个限制条件。
这是一个看起来十分麻烦的式子，但是在李牧的眼中，这个式子充满了数学美。
但最关键的是——“好像……找到了？”
他有些发怔。
因为，这原本整个发散的级数展开式，在这个新式子的加入下，忽然就实现了收敛。
“难道这个问题就这么解决了？”
就像是一种神奇的直觉，指导着李牧将发现了这个式子。
他皱眉思考了片刻，一时间也感到难以相信。
困扰了物理学界几十年的问题，自己就凭借着对原标准模型级数展开的发散性，直接找到了控制其发散的条件？
只不过随后，当他又仔细研究了一遍之后，他就发现了不足之处。
“这个式子还缺乏对弱相互作用力的协调。”
“这，应该就是问题所在……”
只不过虽然发现了问题，李牧的脸上却露出了笑容。
因为这偶然间的数学直觉，虽然并没有直接指向答案，却让他找到了解决整个问题的钥匙所在。
也许，给标准模型一个非微扰的完整数学定义，将要在他的手中实现了。
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