规范场论要有例子证明

让我快速为你介绍一下规范场论是在讲些什么，也让你了解参与大型强子对撞机（LHC）项目的科学家们会寻找什么样的实验数据，作为支持这个理论的证据。

我们可以越来越明显地看到，无论是基本粒子还是复合粒子，量子世界里的粒子数量看起来是没有上限的。20世纪初期的日子已经一去不复返了，那时，自然界只由电子、质子和中子构成；自从第一台云室粒子探测器被物理学家制造出来，各种非预期的东西不断出现，从那以后，物理学一直都在打持久战，想要把所有这些新东西放入一个统一的框架中。

第一个不速之客是一种我们现在叫作μ子的粒子，它是一个类似电子的带负电的粒子，但是比电子重了200倍。“这是谁订购的？”诺贝尔物理学奖获得者伊西多·拉比（Isidor Rabi,1898—1988）开玩笑说。这还是1936年的事，到了1955年，当κ介子和π介子出现时，大家都开始思考这些新发现到底会带我们通向哪里。美国物理学家威利斯·兰姆（Willis Lamb）因帮助世人对电子有更进一步的理解而被认可，在他获诺贝尔奖那年的获奖感言中，他开了一个物理学中最精彩的玩笑：“以前发现一个基本粒子的人可以获得诺贝尔奖，但是现在，发现新粒子的人应该被罚款一万美元。”

所以，就只是为了好玩，让我们到粒子动物园里逛一圈吧。不必去担心细节问题，我只是想要你感受一下，这里展示了非常丰富的粒子种类。首先，有所谓的“轻子”（希腊语是“光”的意思），它包括电子、μ子、τ粒子和与之相应的中微子。这些粒子各自都有反粒子。接着是六种夸克：上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、粲夸克和奇夸克。所有这些也有着自己的双胞胎反粒子。再者就是由几颗夸克构成的强子，它们是由夸克组成的：两个夸克构成的介子，比如π介子、κ介子还有J/φ介子；由三个夸克组成的重子，比如我们最熟悉的质子和中子，一些比较少见的Σ粒子（两个上夸克和一个奇夸克组成），还有粲粒子（由两个底夸克和一个粲夸克组成）。被我搞迷糊了吧？等等，我还忘了提那些传递电磁力，强、弱作用力的规范玻色子：光子、胶子、W玻色子和Z玻色子。

在规范场理论的强大威力之下，所有这一堆复杂的粒子都被化解成了简单的物质粒子和力粒子，这也是规范场理论的高超之处。但是，就如我们之前看到的，这里有一个问题：引力是不包括在内的。如果引力的运作模式跟其他的力相似，那我们就该预计它会通过专属的规范玻色子——引力子进行传递；但是到目前为止，所有在这套数学模型上所做出的努力都没有结果，而且在粒子探测器中没有捕捉任何类似引力子的东西。