标准模型
标准模型的自由参数
即便是我们最好的粒子理论,也不是一台能从零吐出每一个数字的机器。标准模型有一组旋钮——它无法预测、只能从实验中获取的数字。可以把它想成一份给出了完美步骤、却把烤箱温度留空、要你边尝边填的食谱。那些空白,就是模型的自由参数。
在基本的标准模型里大约有十九个(如果把中微子质量算进去还要再多几个)。它们包括夸克和带电轻子的质量、三种力的强度(即耦合常数)、夸克味如何混合、希格斯玻色子的质量,以及弥漫整个空间的希格斯场之值。一旦你把这些旋钮测定一次,理论便能以很高的精度预言数量极其庞大的其他事物——但这些旋钮本身是输入,而非输出。模型里没有任何东西能解释为什么电子有它现在这个质量,或为什么各种力有它们现在这些强度。
物理学家觉得这既了不起又不令人满足。了不起,是因为区区十九来个数字,就为你换来极其广阔的一系列正确预言。不令人满足,是因为一套真正基本的理论,或许该被期望去解释这些数字,而不是借用它们。寻找一套更深理论,部分就是寻找如何从一个更小、更简单的出发点推导出其中某些参数——而这些参数之间的若干规律,比如中微子质量奇异的微小,被视为这样一套更深理论存在的暗示。
电子的质量就是模型的一个自由参数:物理学家在实验室里称出电子的重量,再把这个数字填进去——理论本身并不给出任何理由说明它为何该是这个值、而非别的值。
大约十九个数字,理论靠测量而非预言得到。
拥有大约十九个无法解释的输入数字,并不是使模型出错的缺陷,但它被广泛视为一个信号:标准模型是有效的、而非终极的——一套更深的理论或许能推导出其中一些。
又称
另见