提問(wèn)：標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型是否成熟？
回答：標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型是否成熟，這完全取決于您對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型和“成熟”的定義。我的回答是“否”，但我會(huì)解釋為什么很多人曾經(jīng)說(shuō)“是”（在某種意義上，“是”的答案可能比“否”的答案更有用）。
圖1：基本粒子標(biāo)準(zhǔn)模型
“成熟”的定義
事實(shí)證明，“成熟”在量子領(lǐng)域中有著令人驚訝的數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)定義。總的來(lái)說(shuō)，如果理論可以解釋通每個(gè)物理問(wèn)題，那么這個(gè)理論就被認(rèn)為是成熟的。注意，這與說(shuō)該理論準(zhǔn)確地描述了自然不同，N = 4 Super-Yang Mills理論無(wú)法描述自然，但它仍是成熟的。當(dāng)我在20世紀(jì)90年代末學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)模型時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)模型有希格斯玻色子，但沒(méi)有暗物質(zhì)或中微子質(zhì)量。中微子質(zhì)量被認(rèn)為超出了標(biāo)準(zhǔn)物理模型，暗物質(zhì)也是。此外，重力也被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)模型之外的物理學(xué)。
圖2：LHC上發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子
現(xiàn)在，大多數(shù)人認(rèn)為中微子質(zhì)量屬于標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分，盡管暗物質(zhì)仍被廣泛認(rèn)為超出了物理學(xué)范疇。大多數(shù)人現(xiàn)在認(rèn)為重力也屬于標(biāo)準(zhǔn)模型。就像20世紀(jì)90年代后期出現(xiàn)的那些無(wú)法解釋的現(xiàn)象一樣，標(biāo)準(zhǔn)模型是一種波動(dòng)的可重整理論。這是“成熟”理論的常用定義。
所以，標(biāo)準(zhǔn)模型已經(jīng)完成，只是比完全成熟的理論稍有欠缺，因?yàn)橛行┻^(guò)程無(wú)法描述，但是在實(shí)踐中無(wú)足輕重。標(biāo)準(zhǔn)模型可以預(yù)測(cè)高達(dá)10^30 GeV或更高的指數(shù)級(jí)高能量，但是超荷的電儀表耦合器可能表現(xiàn)不佳。當(dāng)你了解了希格斯自耦合和湯川秀樹（日本物理學(xué)家,曾獲1949年諾貝爾物理獎(jiǎng)）耦合后，可以知道理論中的某些過(guò)程是無(wú)法估量、不成熟的。
從“完成”到成熟
上文提到的關(guān)于完成的定義是有限的。在20世紀(jì)90年代后期，中微子質(zhì)量仍然處于試驗(yàn)性階段，因此無(wú)法將其視為標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分。眾所周知，量子引力是一個(gè)需要在量子場(chǎng)論之外去了解的問(wèn)題。暗物質(zhì)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，盡管它只是在最近二十年里由冷暗物質(zhì)擴(kuò)散出現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)模型中的中微子質(zhì)量通過(guò)不可重整的算子進(jìn)行計(jì)算，這會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)模型在10^15GeV能級(jí)附近（在大統(tǒng)一理論尺度和普朗克尺度內(nèi)）進(jìn)行分解，其中量子引力非常重要。因此，標(biāo)準(zhǔn)模型無(wú)法依照任何合理的定義，分解過(guò)程可能產(chǎn)生于一個(gè)沉重的右手馬約拉納中微子，并成為可重整理論的一部分，但目前我們還沒(méi)有這方面的直接證據(jù)（發(fā)現(xiàn)中微子無(wú)雙β衰變將有力證明這一解釋）。
暗物質(zhì)依賴新的物理學(xué)，是否將其包含在標(biāo)準(zhǔn)模型中是主觀的。它需要一個(gè)新的粒子。村山斉（日本物理學(xué)家，在粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)領(lǐng)域做出了杰出貢獻(xiàn)）提出了一個(gè)新的最小標(biāo)準(zhǔn)模型，通過(guò)物理學(xué)來(lái)解釋這些現(xiàn)象。請(qǐng)參閱新的最小標(biāo)準(zhǔn)模型。最后，量子引力是存在的。這很難理解，我們可以將波動(dòng)的量子引力作為一種有效的場(chǎng)論，但是有些問(wèn)題完全超出了我們?cè)诹孔訄?chǎng)論中對(duì)待關(guān)于愛因斯坦-希爾伯特項(xiàng)的理解。還有很多其他事情可能需要解釋，但不是必須的，例如層次結(jié)構(gòu)問(wèn)題，強(qiáng)CP問(wèn)題，重工問(wèn)題和儀表器耦合統(tǒng)一問(wèn)題。
那么，問(wèn)“標(biāo)準(zhǔn)模型成熟了嗎”愚蠢嗎？
那么為什么人們?cè)?jīng)說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)模型成熟了呢？嗯，這是一個(gè)重要的說(shuō)法，即沒(méi)有必要在實(shí)驗(yàn)可接近的能量范圍內(nèi)出現(xiàn)新的物理。這對(duì)于明白什么是我們可能理解的自然非常重要。當(dāng)你成為一位科學(xué)家時(shí)，最重要的事情是要明白在職業(yè)生涯中，有些問(wèn)題可能有答案，有些問(wèn)題可能沒(méi)有答案。20世紀(jì)90年代的標(biāo)準(zhǔn)模型是成熟的這一事實(shí)，可能在高能物理真正陷入困境的時(shí)候起著重大作用。也許在人類的能力范圍內(nèi)，無(wú)法發(fā)現(xiàn)任何東西。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3. forbes-谷云菲
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