量子真空是什么意思 什么是希格斯场?

2022-09-26 15:40:25

量子真空是什么意思?

二十世纪,当物理学家开始将用场的观点来看待现实世界时,一切都变得不那么简单了:物理量在空间的每一点上都有一个值(比如,电场用来描述空间的某一点上电子会受到多大的力)。在经典物理中,场的值可以在任意点为零,它不产生影响,也不含有能量。麻省理工学院的理论物理学家哈洛 (Daniel Harlow) 说:“经典意义上真空很无聊,什么也没在发生。”

但是物理学家发现,宇宙中的场是量子而非经典的,这意味着它们在本质上是不确定的。不存在能量精确为零的量子场。哈洛把量子场比作一组分布在空间每一点上的钟摆 —— 它们摆动的角度代表场的数值。每个钟摆都在最低点附近微微摆动。

如果不加干涉,量子场将处于其能量最低的状态,也就是所谓的“基态”或者“真空态”。(基本粒子是场受扰动产生的波纹。)“真空其实是一个系统的首选状态,”加西亚说。

我们宇宙中绝大多数量子场都有且仅有一个基态,在基态下它们会永远保持稳定。当然,只是绝大多数场,而不是所有。

什么是希格斯场?

2012 年,实验物理学家在大型强子对撞机上证实宇宙中存在一种叫做“希格斯场”的标量场。在炙热的早期宇宙中,希格斯场的钟摆起初指向正下方。但随着宇宙逐渐冷却,希格斯场的状态发生了变化,就像水变成冰一样,它的钟摆都偏离正下并上升到了一个相同的角度。(这个非零的希格斯场为许多基本粒子赋予了质量。)

关键词: 量子真空 希格斯场 麻省理工学院 理论物理