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未解決的物理問題Yang-Mills理论在非扰动制度中:楊-米爾斯理論的方程式在与描述原子核相关的能量尺度上仍然没有得到解决。 楊-米爾斯理論如何与核物理学结合起来? Question mark2.svg

楊-米爾斯理論是一種基於SU(N)群规范场论

历史编辑

在1953年,沃爾夫岡·泡利將五維的卡魯扎-克萊因理論拓展到六維。[1] 但是,沒有證據表明,他推導了規範場的拉格朗日量或者將其量化。因為他發現到他的理論“導致一些相當不實際的陰影粒子”,所以選擇不發表他的成果。[2]雖然這項成果沒有正式寫成論文發表,但他之後在蘇黎世的演講中談論過這個理論。[3] 最近的研究表明,擴展的卡魯扎-克萊因理論和當年楊振寧羅伯特·米爾斯的方程不同,因為前者包含附加項。[4]

1954年,楊振寧羅伯特·米爾斯寫下了現今使用的楊-米爾斯理論,將原本可交換群規範理論(應用的量子電動力學)拓展到不可交換群,以解釋強交互作用[5] 楊 - 米爾斯的想法受到了沃爾夫岡·泡利的批評,原因在於楊-米爾斯理論的量子必須質量為零以維持規範不變性,但是這些“質量為零”的粒子在自然界中並沒有見到,所以楊振寧羅伯特·米爾斯論文無法解釋b量子的質量問題。因此,這個理論在當時並未受到重視。一直到1960年代,為了給這些無質量的粒子以質量,南部陽一郎傑弗里·戈德斯通喬瓦尼·喬納-拉希尼歐英语Giovanni Jona-Lasinio等人開始運用對稱性破缺的機制,從零質量粒子的理論中去得到帶質量的粒子,楊-米爾斯理論的重要性才顯現出來。

1967年, 溫伯格格拉肖基於規範對稱的自發破缺,把格拉肖在1961年提出的電弱統一理論建立在了楊-米爾斯場論的基礎之上,並引入了希格斯機制,提出具有U(1) ×SU(2)規範對稱性的電弱理論。結合漸近自由度的思想,1972年,弗里茲希(H. Frizsch)和蓋爾曼(M. Gell-Mann)提出了具有SU(3)規範對稱性的楊-米爾斯理論, 建立了量子色動力學。描述電磁力和弱力的 電弱理論和描述强力的量子色動力學一起構成現今所謂的粒子物理的標準模型

由於楊米爾斯理論的重要性及楊振寧在該理論工作的開創性貢獻,1994年,在授予楊振寧鮑爾獎的頒獎詞評價道「這項工作已经排列在牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的工作之列,並必將對未來幾代產生類似的影響。」[6]

數學公式编辑

 

 

參閱编辑

參考資料编辑

  1. ^ Straumann, N. On Pauli's invention of non-abelian Kaluza-Klein Theory in 1953. 2000. arXiv:gr-qc/0012054. 
  2. ^ Straumann, N. On Pauli's invention of non-abelian Kaluza-Klein Theory in 1953. 2000. arXiv:gr-qc/0012054 [gr-qc]. 
  3. ^ See Abraham Pais' account of this period as well as L. Susskind's "Superstrings, Physics World on the first non-abelian gauge theory" where Susskind wrote that Yang–Mills was "rediscovered" only because Pauli had chosen not to publish.
  4. ^ Reifler, N. Conditions for exact equivalence of Kaluza-Klein and Yang–Mills theories. 2007. arXiv:0707.3790. 
  5. ^ Yang, C. N.; Mills, R. Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance. Physical Review. 1954, 96 (1): 191–195. Bibcode:1954PhRv...96..191Y. doi:10.1103/PhysRev.96.191. 
  6. ^ Physicist Garners America's Richest Science Prize For Pioneering Work, 1995 https://www.the-scientist.com/news/physicist-garners-americas-richest-science-prize-for-pioneering-work-58642 

延伸閱讀编辑

書籍
文章

外部連結编辑