现代物理学科普笔记1
现代物理学科普笔记1
https://www.bilibili.com/video/BV1cz421i7k8/
量子纠缠
波粒二象性：叠加态（不测量就一直处于其中）
两个粒子：相互缠绕
衰变成2个：相互缠绕
会超越空间和时间
相互作用：对一个进行测量，同时决定另一个的结果
“测量坍塌效应”
量子纠缠不存在速度概念，是同时作用
实验：
远处的幽灵行动，速度下限是光速4个数量级
如何实现：
标准模型中，介质上限是光速
另一种解释：逻辑判断
寡妇模型：
对一个纠缠粒子测量会同时影响
手套模型：
打开一个盒子，就会立刻知道另一个盒子里是什么
如果是逻辑判断，那应该不变
但多次测量纠缠粒子，其结果并不相同
爱因斯坦：因违背区域实在论，隐变量（未发现）
普朗克和薛定谔暂时支持爱因斯坦
哥本哈根学派的理论不被保守派认可
EPR
贝尔不等式：纠缠粒子和磁场角度关系
最终：贝尔不等式成立，即不存在隐变量
- 不存在传播子
- 无法承载信息和能量
- 不违反相对论
想法：上下旋结果为01
问题：自旋叠加态坍塌是完全随机的，无法控制。即无法有效信息
想法：是否坍塌变为0或1
问题：想知道是否坍塌只能观察
只能用概率表示模糊
本质：量子不可分离性（只有纠缠态，就是同一个粒子）
所以本来两个就是一个整理，只是缝隙有点大
一种说法：高维空间的体现
上帝粒子
万有理论的基础
2012 标准模型 希格斯粒子在统计学上被发现
没有直接探测过
希格斯机制
三大力可以由粒子描述
希格斯粒子不存在，则粒子质量不知道哪里来源
什么是粒子：不是实心小球
原子的本质：夸克 + 粒子
基于量子场论，采用其观点
宇宙只存在量子场，没有固定边界，有固定的激发能量值
粒子是量子场被激发的产物
比如：夸克场、光子场
量子场本身不额外携带能量，即没有静止质量
目前：仅光子和胶子无质量
一定存在一个粒子不断提高能量：希格斯场
对称性破缺
弱力和电磁力本来是一种力
希格斯场也因为不对称
费米子
能量最低：第二三代费米子很容易变成第一代费米子
质量越大，越易衰变
希格斯粒子质量第二大，仅次于顶夸克
中微子轻、稳定。总是振荡
关键：找到希格斯粒子
如何确认：反向思维
反向变成希格斯粒子（费曼图可逆）
不断加大粒子动能
粒子总能量：势能项+动能项
电子总能量：125GeV
但不会电子对撞（质量太小）直接拿质子对撞（质量1GeV）
为什么难以观测：
- 对撞瞬间，动能为0，粒子会静止，无法飞到探测器
- 希格斯粒子重，容易衰变
经常存在，但其他粒子带电荷，可以用电磁探测器
方法：考古
假设产生过希格斯粒子，会随机衰变，计算剩余粒子质量之和，判断其是否等于希格斯粒子
大量重复实验
2012 统计性是
如今提高到
标准模型新征程：尝试统一万有引力
普朗克单位
普朗克长度、时间、质量、温度（宇宙最高温度）
普朗克常数，猜出来
两朵乌云：
- 光速问题
- 黑体辐射问题（来自此）
1900，普朗克认为放弃能量连续概念，只能一份一份。
能量最小值：能量子
为普朗克常数，没有物理意义
非连续间断量子概念
普朗克长度：物理生效最小尺度
宇宙基本像素点 => 弦理论
小于普朗克的变化无法有时间，所以有普朗克时间
如何计算？
有一个粒子（位置信息+动量信息）
由不确定原理，用光子打它，得位置。
为了提高准度
光子能量恰好为
康普顿波长
史瓦西半径：恰好无光子返回
用光子策略达到康普顿波长，没有意义，但大于史瓦西半径
粒子半径质量越大，史瓦西半径越大，康普顿波长越小
因此粒子质量打到一定程度，即二者相等，人们就无法测量
因此就有了普朗克质量和普朗克长度
普朗克质量
普朗克长度是光速在普朗克时间内走过的长度
普朗克温度：温度本质粒子运动剧烈，粒子运动剧烈程度有上限
基本量：质量、长度、时间。用动量来描述
引入狭义相对论，质量和速度有关。所以只和速度有关。速度上限为光速
此时辐射波长为普朗克长度的光子
光子能量最大值，能量和频率成正比。频率和波长成反比。波长最短就是普朗克长度。
当波长为普朗克长度，就可以得到光子能量最大值
由
能量和温度之间线性关系：
为玻尔兹曼常数
普朗克温度不一定是最小长度，而是现代物理失效的最小长度
