磁颤带的衰变和裂变为量子场论的物理和数学基础提供了见解。QFT是描述无数物理现象的框架：从亚原子粒子到宇宙。图片来源：佩德罗·德尔·雷亚尔
“磁箭袋”的衰变和裂变的简单概念有助于阐明复杂的量子物理学和数学结构。
由维也纳大学物理学院项目负责人马库斯·斯珀林（Marcus Sperling）领导的国际研究团队在量子物理学方面取得了开创性成果，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，该机制使用磁颤袋的概念赋予基本粒子质量并触发相变。
该作品发表在《物理评论快报》上。
斯珀林的研究基础是量子场论（QFT），这是量子物理学中的一个物理数学概念，专注于描述亚原子水平上的粒子及其相互作用。
自 2018 年以来，他与同事一起开发了所谓的磁箭袋——一种图形工具，可以总结定义 QFT 所需的所有信息，从而清晰直观地显示粒子场或其他物理量之间的复杂相互作用。
隐喻磁颤动箭袋由定向箭头和节点组成。箭头表示量子场（物质场），而节点表示场之间的相互作用，例如强场、弱场或电磁场。箭头的方向表示场在相互作用下是如何带电的，例如，粒子携带什么电荷。
Sperling解释说：“'磁性'一词在这里也被隐喻地用来指出这些表示所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，磁颤动揭示了QFT中的某些性质或结构，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。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QFTs在目前的研究中，探索了各种“超对称QFT”中的稳定基态（vacua）——不存在粒子或激发的最低能量配置。这些QFT具有简化的时空对称性，可作为实验室环境，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。
斯珀林说：“我们的研究涉及我们对物理学的理解的基本原理。只有在我们了解了实验室环境中的QFT之后，我们才能将这些见解应用于更现实的QFT模型。斯珀林说：“我们的研究涉及我们对物理学的理解的基本原理。只有在我们了解了实验室环境中的QFT之后，我们才能将这些见解应用于更现实的QFT模型。
磁箭袋的概念是斯珀林在维也纳大学START项目的主要研究课题之一，被用作对新量子真空进行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Zhenghao Zhong（牛津大学）证明，类似于原子核中的放射性，磁颤袋可以衰变成更稳定的状态或裂变成两个独立的箭袋。这些转换为QFT中的希格斯机制提供了新的理解，QFT要么衰变为更简单的QFT，要么裂变为单独的、独立的QFT。
斯珀林说：“希格斯机制解释了基本粒子如何通过与希格斯场相互作用来获得质量，希格斯场渗透到整个宇宙中。粒子在空间中移动时与这个场相互作用，类似于游泳者在水中移动。
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，它会“粘附”在这个场上并变得迟钝，导致其质量的表现。因此，希格斯机制是理解宇宙基本组成部分和力的关键概念。
在数学上，“衰变和裂变”算法基于线性代数原理和稳定性的明确定义。它自主运行，无需外部输入。通过受物理学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：它们为量子真空的复杂、交织结构提供了基本且普遍有效的描述，代表了数学的重大进步。
更多信息：Antoine Bourget 等人，磁箭带的衰变和裂变，物理评论快报 （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.221603
期刊信息： Physical Review Letters
