新浪科技综合■哈利·波特的魔法背后的物理原理新浪科技综合2020-08-25 12:04:570阅( 三 )

这又是怎么回事呢？难道之前都是骗人的？
不不不，别误会呀，原来，如果在两块金属板之中加入手性材料，那么实验结果将会发生逆转。这被称为：逆卡西米尔效应。
手性材料，顾名思义，就是具有“像手一样的对称特性”的材料，它不能与其镜像完全重合，就像我们的左手与互成镜像的右手就是不能重合的。如果将这种“手性材料”加入到两块金属板之间，那么两块金属板之间的卡西米尔效应的吸引力就会变成排斥力。维尔切克与蒋庆东这样尝试解释：手性材料的特殊性质打破了光子的对称性，导致空间内每一个光子的动量发生了改变。维尔切克与蒋庆东只是用光子传播方向的改变证明了逆卡西米尔效应的确存在，还可以通过调节手性材料的温度、磁场，对逆卡西米尔效应进行大小调节。至于这个解释是否正确呢？还需更多的实验进行验证。
好了，到现在为止，我们了解了真空量子涨落，似乎可以解释粒子产生和消失是不足为奇的事了，但是，科学的发展还有很长的路。感兴趣的小伙伴们，不要就此止步哦~~~
迷人的场论
这里省略了一波n折的激动人心的科学史，几乎在整个二十世纪期间，一直到1970年代的再次复兴……但是今天，我们将重点放在道理上~
下面的每一条都是精华版知识点，拿起小本本记好哦~~~

文章图片
图11/15在场论中，每一种基本粒子，都对应着一种场，真空是所有的场都处于能量最低的状态。
场的能量是量子化的，每一份能量的激发，就在真空中增加了一个粒子。也就是说，粒子只是场的一种激发态。不同的激发态，粒子的数目和状态不同。
场可以用一个算符值函数来描写。这个函数的自变量是时空坐标，满足一定的运动方程，运动方程可以从拉格朗日量推导出来，它决定了场或粒子的运动规律。例如，在规范变换下，拉格朗日量具有不变性，由它导出的运动方程也具有不变性，因此场或粒子的运动规律在规范变换下保持不变。（至于拉格朗日量是啥，规范变换是啥，如果不了解，就暂时不用管它了。）
粒子的产生和消灭，是由于不同的场，通过相互作用交换能量的结果。换句话说，场之间的相互作用，引起场激发态的改变，表现为粒子的各种反应过程。
至此，粒子的产生和消灭究竟是什么原理，又一次更新了我们的认知。听到这里已经很棒了，下面还有有趣的故事↓
真空下，对称性怎么破缺了？
然而，这样一个宏伟的量子理论，也还是会遇到了头疼的困难：规范不变性要求某些粒子没有质量！这怎么解释？物理学家们又。。。

文章图片
图12/15这时，美籍日本理论物理学家南部阳一郎跳出来说：虽然拉格朗日量具有这个对称性，但真空态不具有这种对称性，这叫真空对称自发破缺。
可以这样理解：有一群乱飞的萤火虫。正常情况下，这些小萤火虫的飞行方向是任意的，萤火虫又那么多，因此整个空间有着空间转动的不变性。但是当真空态的时候，这些小萤火虫就像归队了一样，都沿着某个方向排排站，出现了自发磁化，因此整个空间的空间转动的不变性遭到了破缺。

文章图片
图13/15原来是Higgs！
OK ，质量的问题得到解释了，但是真的得到解释了吗？质量到底怎么来的？粒子为什么会有质量？我们还是不知道。
这时候，英国理论物理学家希格斯等人又提出，假如存在一个Higgs场，与规范场耦合，那么当真空态发生自发对称破缺时，就可以使规范场粒子获得质量。这个有质量的粒子就按照他本人命名为Higgs粒子。
接下来，寻找Higgs粒子就成为实验物理学家一直以来的梦想！

文章图片
图14/15事情到了2012年，欧洲核子中心的科学家官宣在其大型强子对撞机上发现了Higgs 粒子！正是宇宙中充满着Higgs场，带来了万物的质量。
物质的产生与消失，背后的原理，又一次让我们惊叹。。
再接下来，读者们应该会领略物理学家们的意思了，找到了Higgs粒子，肯定不能放过它呀，要研究它，要进一步搞懂Higgs机制，那我们就需要更精准的对撞机，这是后话了。
今天，关于从哈利魔法“消失的玻璃”引发的对于物质产生消失的物理原理，就扯这么多了，由于篇幅原因，本文并没有把量子物理全部的历史和知识点说到，有趣的知识还有很多。
《哈利波特与魔法石》还有好多魔法，期待你去发现哦！

文章图片
图15/15

新浪科技综合■哈利·波特的魔法背后的物理原理新浪科技综合2020-08-25 12:04:570阅( 三 )

推荐阅读

中国新闻网|澳大利亚移民政策改革：配偶移民担保人需测试品格

喝豆浆的利与弊

央视|全部抢通！陕西略阳水毁塌方的主要县乡道路恢复通行

春哥访记能否超越鲁班大师？，王者荣耀孙膑胜率辅助第一

前臂@史上最全的手臂训练，肱二，肱三，前臂，强化完美的“麒麟臂”

行李超过10公斤能登机吗

「北斗导航」我们的北斗导航系统遭遇不明干扰，疑似美国在搞鬼，时刻保持警惕

红茶粉的应用,红茶粉可以做什么

副局长|副局长将邻居锁家中殴打10多分钟？警方通报来了

虎扑|有意皇马前锋约维奇，德媒：柏林赫塔不与伊比舍维奇续约

安康一火锅店从泔水中提取“老油” 网友怒斥挣得都是黑钱

何猷君：四太太基因强大，何猷君脚踩12厘米厚底鞋身高不敌奚梦瑶

炎枫解说|英雄联盟里跑得快、操作难度低、伤害高的英雄有哪些？

胖哥做菜遇到这3种美食果断成箱囤，“颜值高”味道棒，看看你最爱哪款？

私募|淘股吧大V转战私募业绩滑铁卢？“十万起家恒毅1号”最新净值不足0.65

潮女百搭控|学生党夏季如何穿？衬衫＋中裤可盐可甜，让你一周穿搭不重样

孕期：孕期睡觉打鼾不好要及时纠正

复古龙城手游|火爆测试招募中，复古传奇三维版丨法师铭文攻略

[机情社]5G手机市场要生变？短期内“华V”格局更加稳固

什么是Swish函数