希格斯機制獲“磁顫”概念全新詮釋

科技日報北京6月10日電 （記者張夢然）奧地利維也納大學物理學家領導的國際研究團隊，利用“磁顫”概念，重新詮釋了賦予基本粒子質量并引發相變的希格斯機制。該成果發表在新一期《物理評論快報》上。

新研究的基礎是量子場論（QFT）——專注于描述粒子及其在亞原子層面相互作用的概念。研究團隊開發了一種稱為“磁顫”的圖形工具，它總結了定義QFT的所有信息，從而清晰直觀地顯示粒子場或其他物理量之間的復雜相互作用。

團隊探索了各種“超對稱量子場論”中的穩定基態（真空）。這是一種沒有粒子或沒有任何激發的最低能量配置。這些量子場論類似于真實的亞原子粒子物理系統，但具有某些便于計算的數學特性。

團隊用圖形工具標示了量子場、場之間的相互作用（如強、弱相互作用或電磁相互作用），以及相互作用下場的帶電方式，并嘗試用“磁性”描繪意想不到的量子特性。這個新方法提供了一種可視化和分析復雜量子現象的實用方法。

基于線性代數的計算證明：磁共振可衰變為更穩定的狀態或裂變為兩個獨立的共振。這些轉變為量子場論中的希格斯機制提供了新的理解，即量子場論要么衰變為更簡單的量子場論，要么裂變為獨立的量子場論。

團隊核心成員表示，希格斯機制解釋了基本粒子如何通過與遍布整個宇宙的希格斯場，進行相互作用并獲得質量。粒子在空間移動時會與該場“互動”。沒有質量的粒子通常以光速移動，然而當它與希格斯場“互動”時，它會“黏附”在該場上并變得遲緩，從而導致其質量的顯現。因此，希格斯機制是理解宇宙基本構成要素和力量的關鍵概念。

新的算法可以自主運行，不需要外部輸入。這一成果受物理學啟發而來，但與數學研究息息相關。它們為量子真空的復雜、相互交織的結構，提供了基本且普遍有效的描述，代表了數學和物理學兩個領域的重大進步。

（原標題：量子物理學突破性進展——希格斯機制獲“磁顫”概念全新詮釋）