杨-米尔斯理论

1954年杨振宁与米尔斯提出非阿贝尔规范理论,成为粒子物理标准模型核心。

时代
20世纪
文明 / 地域
北美

背景

20世纪上半叶,量子电动力学(QED)基于U(1)阿贝尔规范对称取得巨大成功,但描述强相互作用与弱相互作用尚缺乏类似的规范理论框架。

详细描述

1954年,杨振宁与罗伯特·米尔斯(Robert Mills)在《物理评论》发表《同位旋守恒与广义规范不变性》,将电磁学中的U(1)规范对称推广到非阿贝尔群(如SU(2)),提出杨-米尔斯理论:其作用量在局部非阿贝尔规范变换下保持不变。这一思想后来发展为描述强相互作用的量子色动力学(QCD,规范群SU(3))与弱电统一理论(SU(2)×U(1))的数学核心。

求解过程 / 影响(含最新进展若相关)

杨-米尔斯理论是现代粒子物理标准模型的理论基石。然而,其量子化后存在一个深刻的数学未解问题:质量间隙(mass gap)——即量子杨-米尔斯理论的最低激发能量严格大于零(意味着有色禁闭、无质量粒子)。该存在性与严格数学构造被克雷数学研究所列为”千禧年七大难题”之一(杨-米尔斯存在性与质量间隙,由Jaffe与Witten撰写官方陈述),至今未被证明。