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粒子物理學有了新的基礎數學理論 有望揭示長期以來一直試圖解決的難題

時間：2022-02-15 16:34:32 來源： 科技日報

近日，來自奧地利和英國的科學家共同發表了一個粒子物理學的基礎數學新理論。他們定義和研究了黎曼曲面上存在的非常穩定的希格斯叢，其蘊涵了全局冪零錐穩定分量的多重性的精確表達，以及其與鏡像對稱性的關系。這個關于希格斯叢的復雜理論有望揭示物理學家長期以來一直試圖解決的難題。

自1930年代以來，科學家們已經知道粒子物理學和表示論之間存在天然聯系。表示論是數學的一個分支，表示論包括群表示、李代數的表示和結合代數的表示。數學家專注于理論背后的抽象結構。對于連續變換，即那些具有無限數量的增量中間步驟的類，稱為李群。例如，當旋轉一個圓時，就會出現這種類型的對稱性。他看起來總是一樣的。李群的概念可能看起來很特別，但它是理解物理基本定律的核心。

最近，著名數學家、奧地利科學技術研究所塔馬斯·豪瑟教授與英國牛津大學奈杰爾·希欽教授共同發表了一個粒子物理學的基礎數學新理論。豪瑟和希欽從所討論的李群中構造了一個抽象的數學對象，即所謂的希格斯叢的冪零錐。他們不僅闡明了早期的理論，還回答了該領域(甚至可能是粒子物理學)中的幾個緊迫問題。

豪瑟認為，冪零錐的頂部結構是完全可以理解的。作為李群特征項的直觀表示，它可以借助權重圖來理解。因此，人們可以從尖端得出下部的結論，即從頂端重構整個李群的表示論。盡管這一挑戰性問題非常有技術性，也很難實現，但科學家們有了一個如何重建表示論的想法，一旦被證明，就會帶來新的、影響深遠的見解。

豪瑟說：“在一個由數學物理學推動的領域中擁有第一個純數學的理論是非常令人興奮的，希望這項工作在幾何表示理論的發展史上具有重要意義。”

從頂部來分析水平層與希欽系統有關。這是由希欽引入的、現在被廣泛認為是數學物理學中可積系統的最一般描述。在發表的論文中，希欽系統就好像被從冪零錐的頂點發出的X射線照亮一樣。以這種方式查看希欽系統非常實用。

豪瑟解釋說：“在數學研究中，沒有給出游戲規則。你必須發明那些導致有趣結果的規則。這正是我們在這項工作中取得的成就：我們提出了一套非常好的規則。”

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