统一场论的电弱统一理论

从20世纪50年代末起，统一场论的研究又走向高潮，这是理论和实践两方面的新的发展所致。1954年杨振宁和R.米尔斯把电磁作用是由定域规范不变性所决定的观念（这原是外尔统一场论的合理内核，不过时空尺度变换应改为带电粒子的相位变换），推广到不可对易的定域对称群。这就揭示出规范不变性可能是电磁作用和其他作用的共同本质，从而开辟了用规范原理来统一各种相互作用的新途径。而后，实验上又弄清弱作用是普适的V-A型相互作用，与电磁作用有许多共同特点，从而开始认真考虑它们的统一问题。经过近20年的努力，电弱统一理论取得了很大的成功。 　　电弱统一理论是一种自发破缺的规范理论。弱作用和电磁作用都是由规范原理所要求的场（即规范场）来传递的，这自然就解释了二者的共性（普适性和矢量型）。与弱作用相联系的规范对称性又是自发破缺的，通过黑格斯机制使传递弱作用的中间玻色子获得了很重（约1011电子伏/c2）的质量，这便解释了弱作用同电磁作用的差异（前者力程短、耦合弱）。自发破缺规范理论还有一大优点，即在量子化后所进行微扰计算中出现的发散困难是可重正化的。 　　选取不同的规范群和破缺方案，把夸克和轻子填入规范群的不同表示，可得到不同的电弱统一模型。S.格拉肖、S.温伯格和萨拉姆提出的SU(2)×U(1)模型，预言了弱中性流和粲数的存在及其性质，均为以后一系列的实验所证实。由于他们对电弱统一理论的重大贡献，这三位学者获得了1979年度诺贝尔物理学奖。1983年，中间玻色子W±和Z0相继被发现，是对电弱统一理论的重要支持。不过黑格斯粒子和黑格斯机制都尚须实验进一步予以检验 。