“磁颤振”的衰变和裂变的简单概念有助于澄清复杂的量子物理和数学结构。

　　维也纳大学物理系START奖项目负责人马库斯·斯珀林(Marcus Sperling)领导的一个国际研究团队，在量子物理学方面取得了开创性的成果，引发了科学界的兴趣:在他们目前的研究中，研究人员重新解释了希格斯机制，该机制赋予基本粒子质量并触发相变，使用“磁颤振”的概念。这项研究现已发表在著名的《物理评论快报》杂志上。

　　马库斯·斯珀林(Marcus Sperling)的研究是物理学和数学的交叉，其基础是量子场论(QFT)——量子物理学中的一个物理数学概念，专注于描述粒子及其在亚原子水平上的相互作用。自2018年以来，他与同事一起开发了所谓的“磁颤振”——这是一种图形工具，总结了定义量子场所需的所有信息，从而清晰直观地显示了粒子场或其他物理量之间的复杂相互作用。

　　隐喻的磁颤

　　箭袋由有方向的箭和节组成。箭头表示量子场(物质场)，而节点表示场之间的相互作用-例如，强，弱或电磁。箭头的方向表示在相互作用下电场是如何带电的，例如，粒子携带的电荷。马库斯·斯珀林解释说:“‘磁性’这个词在这里也被用作隐喻，指的是通过这些表征可见的意想不到的量子特性。类似于可以通过磁场检测到的电子自旋，磁颤振揭示了qft中的某些特性或结构，这些特性或结构乍一看可能并不明显。”因此，它们提供了一种可视化和分析复杂量子现象的实用方法，促进了对量子世界潜在机制的新见解。

　　超对称量子场论

　　对于目前的研究，在各种“超对称qft”中探索了稳定基态(真空)-没有粒子或激发存在的最低能量配置。这些具有简化时空对称性的量子傅里叶变换可以作为实验室环境，因为它们类似于亚原子粒子的真实物理系统，但具有某些便于计算的数学性质。FWF START奖得主斯珀林说:“我们的研究涉及我们对物理学的基本理解。只有在我们理解了实验室环境中的QFT之后，我们才能将这些见解应用到更现实的QFT模型中。”磁颤振的概念——斯珀林在维也纳大学的START项目的主要研究课题之一——被用作提供新量子真空精确几何描述的工具。

　　衰变与裂变:希格斯机制的重新诠释

　　通过基于线性代数的计算，研究人员Antoine Bourget(巴黎萨克雷大学)、Marcus Sperling和郑浩钟(牛津大学)证明了——类似于原子核的放射性——磁箭可以衰变到一个更稳定的状态，或者分裂成两个独立的箭。这些转换提供了对量子场中的希格斯机制的新理解，它们要么衰变成更简单的量子场，要么裂变成单独的、独立的量子场。物理学家斯珀林说:“希格斯机制解释了基本粒子如何通过与遍布整个宇宙的希格斯场相互作用来获得质量。当粒子在空间中移动时，它们与这个场相互作用，就像游泳者在水中移动一样。”没有质量的粒子通常以光速运动。然而，当它与希格斯场相互作用时，它“粘”在这个场上，变得迟钝，导致其质量的表现。因此，希格斯机制对于理解宇宙的基本组成部分和力量是一个至关重要的概念。数学上，“衰变和裂变”算法是基于线性代数原理和稳定性的明确定义。它可以自主运行，不需要外部输入。通过受物理启发的方法获得的结果不仅与物理学有关，而且与数学研究有关:它们对量子真空的复杂、相互交织的结构提供了基本的、普遍有效的描述，代表了数学上的重大进步。

　　原始出版物:

　　安托万·布尔歇，马库斯·斯珀林，钟正浩:磁颤振的衰变和裂变。物理评论快报。

　　DOI: 10.1103 / PhysRevLett.132.221603

　　图片:

　　图1:磁颤振的衰变和裂变提供了对量子场论的物理和数学基础的见解。量子场是描述无数物理现象的框架:从亚原子粒子到宇宙。C:佩德罗·德尔·雷亚尔