标准模型
标准模型的精确度
想象一份好得离谱的天气预报,几周前就告诉你确切气温,精确到小数点后好几位——而且每次都对。这就是标准模型对某些量所能达到的那种精度。它不只是大致画对了图景;在某些地方,它把数字算到惊人的位数,这正是物理学家如此深信它的原因。
经典的例子是电子的磁性强度(它的“磁矩”)。理论与实验吻合到约十二位有效数字——大约万亿分之一。要做到这一点,并不是写下一条简洁的方程就行;你得把数量极大的微小量子修正逐一仔细算出再加起来,而总和依然与实验室的测量相符。其他一些量,例如 W 和 Z 玻色子的质量和衰变率,也被预言并证实到百分之几的极小一部分以内。这并不是事后的曲线拟合:其中许多是货真价实的预言,后来才被实验证实。
这种精确度从两方面看都很重要。第一,它使标准模型大概称得上有史以来最成功的科学理论。第二,它把精密测量变成一种搜寻工具:如果一项仔细的测量哪怕只与预言有微小出入,那道缝隙就可能是新物理的最初迹象。迄今经得起推敲的缝隙很罕见,而这种成功本身,也正是模型已知缺陷如此令人困惑的一部分原因。
电子磁矩的预言值与测量值吻合到约万亿分之一——这相当于把从纽约到洛杉矶的距离测准到一根头发丝的宽度以内。
这种精度把普通测量变成了对新物理的搜寻。
高精度只适用于特定的、可计算的量;许多日常情形(比如质子确切的内部结构)至今仍很难从理论上算出,所以“精确”并不意味着“处处都容易”。
又称
另见