王涛
真的存在QED介子么?还是反能量的物质?
2024-10-6 14:52
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   我一直认为中国应该展开四个前沿极端实验,一个是500公里长的高能加速器,一个是多卫星支撑的引力波探测器,一个是直接探测黑洞视界的望远镜,最后一个是最重要的,霍金辐射探测仪。如果中国能够成功展开这个四个实验,毫无疑问就会成为世界的科研中心。科学的进步,是做出来的,可不是吹出来的。能写入科学史的,才是科学的进步。

   贝肯斯坦和霍金,开启了物理学的第三个时代,也就是全息时代。虽然超弦理论的出现,的确加深了我们对于全息的理解,但是这理论本身应该是不正确的,可能只是一个有效的数学手段,或者是一个近似的但是不正确的理论。

   所以直接探测霍金辐射,是一个极其重要的事情。在理解霍金辐射出现的过程中,出现了一个诡异的事情,就是在黑洞的视界处,正能量的物质和负能量的物质被分开了。正能量的物质脱离了引力,而负能量的物质进入了黑洞,消失了。于是黑洞的质量减少了。这就是黑洞蒸发。

   这里边的关键是,这个负能量的物质,这不是反物质。我们观察的一切物质都是正能量的,不管是物质还是反物质,都是正能量的。物质和反物质遭遇,会湮灭掉,释放所有的能量。但是正能量的物质,和负能量的物质,遭遇一起,能量归零,彻底消失了。霍金辐射为何重要?因为它第一次揭示了负能量物质的存在。

   当我第一次看到这个事情的时候,我是真的惊讶了,这太诡异了,当然也许是我理解的不对。

   最近我意识到,原子核中的相互作用就是一个黑洞的低能实现,这让我非常兴奋。这里边的东西并不难理解。我一直都很奇怪,原子核中的π介子是怎么出来的,因为核子产生一个介子,然后被另一个核子吸收,这是根本不真实的。从夸克胶子来说,介子是手征对称性破缺产生了的,这个没问题,但是核子呢?色禁闭出来的。所以这个产生和湮灭的图景是非常不自洽的。

   我对这个具体的数学机制不清楚,但是我感觉肯定是有问题的。

   当我意识到原子核中一定要存在这个冷的夸克胶子等离子体的时候,问题就没有了。夸克胶子等离子体的真空是平常的真空,而量子色动力学中的真空,也就是核子中的真空是自发对称破缺的。所以在原子核中存在两种真空,这个才是关键。

   两种真空的界面,就是黑洞的视界,由于能量的涨落,出现了介子和反能量的介子对。(π中性介子的反粒子是它本身,就和光子一样)原子核中的介子,就是黑洞的霍金辐射。于是这个又有意思了,这个反能量的介子,可不是什么现实之物,它要和正能量的物质湮灭掉。

   当核子吸收介子的时候,这个介子就要和反能量的介子直接湮灭消失。

   但是可以看到一个问题,就是这个反能量的介子和吸收的介子,往往不在一个地方。在平常的问题中,这当然不是事情,这个时间差很容易就会被磨平。但是在出现剧烈的反应的时候,就可能会出现问题。

   这两天看文献,我的确被一个问题吸引了。我以前不知道,原来真的发现了一种新的粒子,而且是在原子核实验中发现的。

   这个问题在很久以前就出现了,就是在出现强子的过程中,衰变的电子和正电子对,比理论预测的多好几倍,也就是多了好多的光子,称为软光子。而在低能的质子撞击核子的实验中,更加清楚的发现了这个粒子。

    这真是让人惊奇的事情,因为无法理解。因为这个粒子的能量实在是太低了,比π介子的能量小很多,感觉不可能和强力有关。感觉起来好像就是光子,但是不是光子。这个让搞粒子物理的很兴奋,各种可能性都提了出来,但是我觉得都不可靠。 

   图片.png

    在看到的方案中,一个可能性被提了出来。Cheuk-Yin Wong在2010年,针对强子产生中的反常软光子,提出来一种可能性,就是QED介子。这个想法确实挺有意思。因为这个过程和强作用有关,所以这个粒子应该和夸克有关,也就是一种介子。但是因为实在是太轻了,所以肯定不是π介子。考虑到π介子是由色力禁闭的,于是Wong提出了一个大胆而简单的结果,就是这个介子是电磁力束缚的。

    这真的是一个奇妙的结果。

    但是根据一个复杂的现象不太可能提出的第一个合理的理论是正确的,那么这个结论应该是不正确的。

    还有别的可能性么?根据我前边提出的黑洞结论,很显然,的确存在一个很不可思议的结果。就是一个介子和一个反能量的介子,当然还有一个光子,构成的一个复杂粒子。为什么还有一个光子?在正常的情况下,介子和反能量的介子会直接消失掉。但是在剧烈的变化过程中,这个消失的过程就变得困难,所以在它们的中间出现了大量的能量,也就是光子。在条件适宜的时候,就可能出现这种禁闭的现象。

    当然这是我的猜想,也是一种可能性。我还没有理论,因为还没有任何理论是来处理负能量的粒子。我有时间去研究一下霍金的理论,我一直很好奇,是怎么出来这个负能量的粒子,虽然直觉上看非常简单。

    进一步的实验验证肯定是关键的,因为当下的实验,是从2016年才开始,甚至连这种叫X17的粒子的自旋和宇称还没确定。Wong预测的结果是一个赝标量粒子,还有别人预测的结果,当实验能够完全确定自旋和宇称的时候,就可以排除掉很多的理论。在黑洞类比的理论中,其实就是一个光子,介子和反能量的介子,等价于不存在,所以实验的结果和正常的光子的自旋和宇称是一样的。当然也有粒子物理的研究者认为这是一种暗光子。

    X17的发现不管对核物理还是粒子物理都是非常重要的。如果原子核中的黑洞假设是真实的,那么这种可能性就会变得非常大,如果这真是反能量物质存在的证据,这真是极其美妙的。

   

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