经过科学家100多年接力,人类终于了解了4.9%的宇宙(15)

至此,人类目前所知的自然界四种基本相互作用中,除了万有引力,其余三种皆得到了以杨-米尔斯规范理论为基础的理论QED、GSW理论、QCD——此即量子场论(QFT: quantum field theory)的主要组成部分——的完备的描述。量子场论对此三种基本相互作用的这种解释图景,称为粒子物理的标准模型 (standard model)。

经过科学家100多年接力,人类终于了解了4.9%的宇宙

图 7:标准模型中的基本粒子及其分类。基本粒子共有62个,计算如下。夸克:6个×3色×2(正反粒 子)= 36;轻子:6个×2(正反粒子)= 12; 规范玻色子: 8 胶子 +1 光子 +1 Z玻色子 +2 W玻色子 =13;希格斯子:1。

4谁与争锋:超越标准模型

尽管取得了卓越的成功,标准模型亦留下了不少未能回答的问题,如质量形成机制、强CP问题、中微子振荡等等。另外,建立在广义相对论基础上的宇宙学标准模型 (ΛCDM 模型),亦给我们提出了几个亟待解决的重大疑问,如重子不对称、暗物质(dark matter)、暗能量(dark energy)等。通过威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)耗时七年的观测,人们得出,在宇宙物质总量中,为粒子物理标准模型所描述的常规物质只占 4.9%,而暗物质占到了26.8%,暗能量的份额更是高达 68.3%。

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