三体问题的多种解决方案
尽管牛顿引力方程很美,但它们只在一种情况下为行星运动提供了一个简单的解决方案:当且仅当只有两个物体在没有其他引力的影响下相互绕行。如果再添加一个物体,那么在大多数情况下,所有的运动都会从根本上变得混乱。这就是三体问题,它已经有300年的历史了。 简介三体问题的实际情况是,几乎所有起始构型的演化都受混沌动力学支配,未来状态高度依赖于初始微小条件的变化。轨道趋向于狂野和不可预测的模式,几乎不可避免地有一个天体最终从系统中弹出。尽管有明显的绝望,但学习预测多体的运动还是有好处的。自牛顿以来的三个世纪的大部分时间里,预测行星和月球的运动对于航海导航至关重要,现在它对太空旅行至关重要。 近似解近似解的局限性、前计算机数值积分的费力以及三体问题的传奇地位,激发了一代又一代的物理学家和数学家继续寻求精确的解析解。在非常特殊的情况下,欧拉为围绕共同质心运行的三个天体找到了一系列解决方案,其中所有天体都保持在一条直线上。拉格朗日找到了三个物体形成等边三角形的解决方案。 现在已知有数百个稳定的三体轨道,但除了欧拉和拉格朗日解之外,这些都不太可能在自然界中发生。 |
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费米实验室的μ子g-2实验到底测量的是什么
它描述了带电粒子如何通过电磁力相互作用。QED描述的相互作用之一是带电粒子如何倾向于旋转以与磁场对齐,这种相互作用的强度由粒子的g因子定义。每个带电荷的粒子有量子自旋,具有量子自旋的粒子会产生偶极子磁场。粒子的磁场将倾向于旋转以与该外部磁场对齐,这种响应强度由物体偶极矩定义。这取决于物体的角动量、电荷和质量,这是非量子旋转电荷的经典偶极矩方程(下图)。但是电子具有量子自旋。
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强CP问题的理论来源和从数学中推测的假设粒子
考虑到弱力当中的CP对称性破缺,我们很自然地想到这种情况是否也发生在强力中。我们对强力的最佳理论描述是量子色动力学(QCD),用QCD导出的强力运动方程实际上允许违反CP对称性,如果强力违反了CP对称性,则中子应该表现出一个电场——就像正电荷和负电荷形成的偶极子电场,我们非常精确的测量并没有发现这样的场。这种理论与实验之间的差异被称为强CP问题,对强CP问题提出的解决方案之一是轴子。