2012 J. D. R. Alvares Higgs和130GeV 伽马光子还有暗物质的可能联系

文章看不懂，不过从Derek Fox的页面上看到一些，说它们之间有联系的可能性很小。
https://plus.google.com/u/0/111245545391602992049/posts/HFZ26L3mf9w

但二者可都是125GeV的样子，巧合的可能性不大吧？

7.6日LHC宣布了Higgs的发现，今天有人来HKU做报告了，主要是介绍LHC，顺便介绍了Higgs粒子。原来我们人体的质量也只有约1%来自Higgs，更多的是结合能所对应的质量。

On the connection of Gamma-rays, Dark Matter and Higgs searches at LHC

J. D. R. Alvares, C. A. de S. Pires, Farinaldo S. Queiroz, D. Restrepo, P. S. Rodrigues da Silva

(Submitted on 25 Jun 2012)

Motivated by the upcoming Higgs analyzes we investigate the importance of the complementarity of the Higgs boson chase on the low mass WIMP search in direct detection experiments and the gamma-ray emission from the Galactic Center measured by the Fermi-LAT telescope in the context of the $SU(3)_c\otimes SU(3)_L\otimes U(1)_N$. We obtain the relic abundance, thermal cross section, the WIMP-nucleon cross section in the low mass regime and network them with the branching ratios of the Higgs boson in the model. We conclude that the Higgs boson search has a profound connection to the dark matter problem in our model, in particular for the case that ($M_{WIMP} < 60$ GeV) the BR($H \rightarrow 2$ WIMPs) $\gtrsim 90%$. This scenario could explain this plateau of any mild excess regarding the Higgs search as well as explain the gamma-ray emission from the galactic center through the $b\bar{b}$ channel with a WIMP in the mass range of 25-45 GeV, while still being consistent with the current limits from XENON100 and CDMSII. However, if the recent modest excesses measured at LHC and TEVATRON are confirmed and consistent with a standard model Higgs boson this would imply that $ M_{WIMP} > 60 $ GeV, consequently ruling out any attempt to explain the Fermi-LAT observations.

Comments:	8 pages, 9 figures
Subjects:	High Energy Physics - Phenomenology (hep-ph)
Cite as:	arXiv:1206.5779v1 [hep-ph]

"时间晶体"

主要内容:
就是这个物体永远周而复始地运动，也许可以用盗梦空间里那个永不倒下的陀螺来作为例子，只需在陀螺一处涂上一点颜色，就可以看到它周而复始地转到眼前，永不停止也不减慢。


但还是存在逻辑上的矛盾，这种东西应该就是一个永恒的存在，但如何制造它呢？制造就意味着给了它一个时间起点，有起点就不算永恒的存在了；而且有起点就意味着在时间上它不是永远周而复始的，和定义矛盾。

精彩摘抄:

“时间晶体”可能是永动机的一种合理的形式：科学美国人

鱼头豆腐

于2012-02-29 23:09:02翻译 | 已有446人浏览 | 有2人评论

根据能量守恒定律，没有能量的输入，就不会有能量的输出。永动机，最初被认为不可能实现的，因为，它没有永恒的能量供应，怎么会永远运动下去呢？本文提供了永动机可能存在的一种合理的形式。一起来看看吧。

Tags:宇宙 | 超导体 | 对称性 | 粒子 | 低温 | 时间晶体 | 永动机 | 时间平移

"时间晶体”可能是永动机一种合理的形式
物理学家探索了这样一个概念：冷态的物质最终可以形成重复的模式。
作者：朗·考恩 |2012年2月27日
“永动机”这个词--从十九世界中期开始，科学家们就嘲笑这个概念。"诺贝尔物理学获奖者“弗兰克·维尔切克似乎和这个概念无关，但是如果维尔切克关于对 称性和时间的本质的最新观点正确的话，科学家们就会提出：虽然永远都没有能量输出的，但是永动机可以真实存在。弗兰克·维尔切克提出：物质可以形成一个 “时间晶体”，它的结构可以随着一个普通的晶体进行周期性的重复，但是这种重复是发生在时间上而不是空间上。这样的晶体将会代表物质未知的一种状态，这种 物质的状态可能在早期宇宙冷却，失去原始的对称性的时候出现过。
维尔切克将他的成果发表在这篇文章里（见链接）。2月12日，他与肯塔基大学的阿尔弗雷德·夏佩尔共同执笔的文章（见链接），发表在物理学预印本服务器arXiv.org上。
加州技术研究所的宇宙学家肖恩·卡罗尔说：“这些论文本身就完全受人尊敬，而且毋庸置疑的正确和有趣。”
维尔切克是麻省理工学院的一名教授，因他在发展中的量子色动力学中的开创性的工作而闻名。量子色动力学解释原子核内部的粒子怎么联合在一起。他说他最新的 观点是来源于两年前当他教群论的一堂课上。群论是数学的分支，用矩阵来描述基本粒子们的内在对称性和对晶体进行分类。处于平衡状态的液体或气体，是由均匀 分布的粒子构成的，呈现出完美的空间对称性--它们看起来每个地方，每个方向上都一样。
在处于能量非常低或最低的时候，大多数物质不能保持对称性，而会结晶。晶体的规则几何形状缺少完整的空间对称性；结构不会处处相同。因为晶体在能量非常低 的时候，它的对称性减少了，物理学家说，这些晶体出现自发对称性破坏。在许多物理领域里也发生相同的过程。一种对称性的破坏，可以由希格斯玻色子指示出来。希格斯玻色子在大型强子对撞机里被捕获，可以用来解释亚原子粒子为什么有质量。
维尔切克说他开始思考普通的三维晶体通过增加额外的一个时间维度变成四维晶体的概念。一个时间晶体能自发破坏维尔切克所称的“对称性之母“--时间平移的对称性。时间平移对称性指的是物理规律不会依赖于时间起点的选择。一个时间晶体它可以随着时间改变，但是会持续回到它开始时的相同形态，就如一个钟的移动的指针周期性的回到它的原始位置。
与普通的钟或者其他周期性的过程不同的是，时间水晶和空间水晶一样会是最低限度的能量的一种状态。乍一看，这提出了个矛盾。时间水晶根据定义来讲，为了破 坏时间平移对称性，必须随着时间改变。但是拥有最低能量的体系“通常”不能移动。如果它可以移动，那么额外的能量仍然会被输出，直到这个体系达到真正的最 低能量即静止的状态。
“起先，我认为时间晶体这个概念简单，也是不可能的，”维尔切克在坦佩的亚利桑那州立大学的一个近期讲座中写到：“现在我认为这既不简单也并非不可能。"
他与夏佩尔证明物质可以在静止状态下，总能量为零。他们用数学重新表达动能(0.5倍的质量乘以速度的平方)的普通定义，将动能定义为不同的，但是同样有效的值，这个值是依赖于可供选择的一个速度（例如，增加一个额外项如速度的四次方，而改变普通的动能）。
”我很惊讶，“亚利桑那州的理论物理学家毛利克·帕理克 说：”弗兰克发现了最低能量状态下的微妙的异常运动。“
卡罗尔同意说：“能找到一个体系来体现运动的基态是很有趣的，但是这个体系当然不违背任何物理学真正珍视的信仰。我准备相信这样的一个体系甚至能在真实世界中构建出来。”
“晶体的运动‘自发地破坏’时间平移对称性，即使这个理论本身没有包含任何偏向的时间方向。”雪域大学的克里斯蒂安·阿门达里兹·皮肯说。他研究了宇宙学中类似现象的可能性。
一旦启动，时间晶体不需要外在的力去保持运动而能永远运动下去。这类永动机不会违背任何已知的物理定律，因为没有起先加入的能量，也就没有任何可以从这体系中输出的能量。这类体系甚至可被用于传递信息。在体系周围的其他所有物质都消逝后，体系仍存留着。
卡罗尔警示说：然而时间晶体可能不能无限期的存在。尽管晶体有最低限度的能量，晶体不可能具备最高的熵或无序；晶体被放大成单个粒子，粒子会传遍到熵更高的空间去。如果是这样的话，时间晶体最终会经历这样的命运，因为宇宙总是朝熵高的方向演化。“我认为时间晶体可以持续永恒是不现实的--但是比其他任何物质持续更久是可能的。”卡罗尔说。
维尔切克说，现代科技最接近时间晶体的物质是：携带电流的超导体，它在低温下运载移动的持久电流。在一根普通的超导电缆里，电流是恒定的，如果实际随着时 间的改变而什么都不变的话，超导体并不符合一个真正的晶体的概念。但是如果工程师能够构建出一个波形分布的带电粒子超导体而不是均匀分布的带电粒子的超导 体，那么随着电流流动，电流向前传递，这持久电流就会随着时间的改变而改变。
阿门达里兹·皮肯说，时间晶体的概念，可以来阐明随时间不对称的自然现象怎么用对称理论来描述。它也可以用于宇宙的起源和进化。“你可以认为这些[时间]晶体是一种新形态的物质，这物质可用来解释未解的现象，比如说现阶段的宇宙加速膨胀。“
维尔切克警示说：理论尚处于早期阶段。他在近期的一个演讲中提到，对物理学家来说，时间晶体犹如探索新大陆。但他补充道，这新大陆是不是一个新的世界，或是南极洲，时间会说明一切。

【本译文仅用于学习和交流目的。非商业转载请注明译者、出处，并保留文章在译言的完整链接】

文章信息:
http://article.yeeyan.org/view/227334/255114

光子自旋为1，为什么只有两个偏振？

光子的自旋为1，相应的在某方向上的投影就应该是+1，0，-1三个，但实际上只有两个+1，-1，相当于光子的两个偏振态（左旋和右旋）。

这个现象可以这样理解：在任意方向来对光进行投影，测自旋，可以有几个值。如果是电子，因为电子有磁矩，可以通过磁相互作用得到电子的磁矩方向进而知道自旋的投影方向；但是光子不行，不过可以用偏振片。光子自旋的理解也可以是如果左旋偏振光相当于电场的方向在逆时针转动，相当于有自旋。

不过对光，并不能从任意方向来测；比较方便的应该是在光的传播方向测。但只有两个投影值，而不是三个。原因是因为光子无静止质量，光的速度是光速。

对这个原因的理解，有个国外的论坛上有讨论http://www.physicsforums.com/archive/index.php/t-41358.html
可以有两种解释：
1.（主要为个人理解）因为光子只有光速，所以没有共动坐标系，而自旋为0的那个必须是在共动系里测得。因为只有在共动系里才能定义出直角，和+1，-1方向垂直的方向上有自旋混合态（也就是光的传播方向的垂直面），以保证虽然在投影方向的自旋为0，但光子的总自旋为1不变。而这个垂直方向只能在共动系里找，因为直角是依赖于观测速度的，所以在任意观测者测到的直角都不是所有人都认同的。但关键是光子没有共动系，所以这个等于0的投影就不存在。
2.上面的解释无论如何还是让人有些不满意的，感觉不能让人完全信服。也有能让人信服的解释，就是数学，不过就不那么直观了。做法就是写出光子的自旋算符（应该类似于电子自旋的泡利算符），然后会发现它只有两个本征值。

薛定谔人

通过薛定谔人的假象实验，我们会发现：退相干并不真实存在，仅仅来自于人的大脑的认识的局限性。

实验：假设把猫换成人，某一时刻t1，此人相当于是做了测量，是生是死只有一个状态；但如果外边的人（比如我）不看，我是不知道他的生死的，但我知道他的状态--生和死的叠加态（注意不是薛定谔人的某个状态，另外这个叠加态和坍缩态原则上是可以通过贝尔不等式进行区分的，还有这人出来和大家核对结果也不会出现矛盾）。也就是说t1时刻，虽然薛定谔人做了测量，他认为态塌缩了，但其他所有人都不这么认为；而是认为此人处于生死叠加态。

一方面，如果大家都不认为他坍缩了，说明他认为的坍缩可能只是“幻觉”,世界是量子的，塌缩并不存在。另一方面，对这个人来说，塌缩还是对的，这意味着所谓的测量，必须是“我”亲自去看，并做判断！别人做的都不算，只不过是把别人这个测量者和原始的量子态纠缠在一起，成为了一个新的量子态。所以，我不看，就没有塌缩（其他人说塌缩了，如果不传到我的耳朵--任何能让我知道的形式，都算一次测量--都不算）。

那么归根结底，这个所谓的态的塌缩，只是人的思考或者判断的结果；或者说人的大脑能力有限，只能对态的一个本征态响应，非此即彼。

真实情况是：我在一次观看量子态的时候，如看电子的自旋（1/2up,1/2 down），我这个人和电子一起处于一半我认为是向上、另一半我认为是向下的这样的量子态；但我感觉不出来（可能是人不能感受一个什么什么，貌似谁说过人的感觉应该是有极限的，好像是在说人是否能够通过内省的方式了解自身的时候，有人说根本上是不可能的。。。），我只能感觉出其中一个本征态。

为什么粒子的状态只有x,v,a决定

为什么x对时间的三阶导数和更高阶都不是独立的，而只有上面三个量就完全决定了？

貌似分析力学也是认识到只有这三个是独立的，才用p和q（一个广义动量，一个广义坐标）来作为基本变量的吧。

听Zeilinger报告及想法

今天在Dancinger B楼听了Zeilinger关于量子纠缠的报告。坦白地说（honestly），没听懂。但是他做的就是关于量子信息的，量子信息的几个主要问题我都了解一点，在物理所的时候蔡师兄向我灌输的。而Zeilinger又是这个领域的前沿人物（之所以知道他出名也是蔡师兄告诉我的）。所以他要讲的内容大致也能猜到，从他的ppt上也能看到：EPR佯谬，Bell不等式等基本问题;然后就是实验验证，这是他今天的侧重点。从70年代到现在，一直不断有人做这方面的实验，他们现在甚至要把实验做到卫星上去了，ESA支持的。

这种讲座总是会牵涉到量子力学和相对论的冲突上去的，实际上讲座后的讨论主要就是围绕这个问题的。虽然听不懂他们讨论的内容，我自己也还是可以想的：也许存在另外的曲面，不在我们三维空间中，这个曲面不运输能量，速度无限。这样就可以解释EPR对在测其中一个的时候另一个也瞬时坍缩了。

下面是进一步的猜想，如果是一个EPR对，那么可能就是一根线连着它们，线上速度无限，一旦观测其中一个，这个线就断了，也就是退相干了。

另一种可能是两个相干粒子从出发到被测，各走了一条时空曲线，但是它们的时空线是可以回溯的（这就想相对论中的类时时空）。也就是在任何一个时空点，它们之间都有联系，当其中一个被测，其实它是知道的。结果就是如果你将来要测它，它们在出发时就知道了。这样就不威胁光速不变原理了。这也可以用来解释为什么延迟的测试也能决定之前的退相干（另一种量子相干实验现象）.

读“怎样度量信息?”

Google黑板报上有篇文章：怎样度量信息？

黑板报的文章我订到google reader了，所以每个标题都看过的。曾经是见到了这个标题的，没兴趣。今天从今天的黑板报链接过来，因为他在说怎样定义信息熵。很通俗易懂。终于知道信息熵的定义了。其实以前应该是看过甚至努力尝试理解过的，也许甚至是理解了的。但是当时肯定是那种硬着头皮强行理解的，所以很容易忘，而且对于这种强行理解和强行记住的东西，不自觉地很喜欢回避，就是说在有时候思想在游走的时候走到这里就避开。导致的后果就是很容易忘记。（我发现这段话很符合我的思维：罗嗦）。有趣的是他（吴军）在黑板报里还给了熵的拼音(shāng)。这确实是容易误认的字，我在上热力学课之前一直认为是叫di。我怎么不知道怎么在aoeiu上加声调呢？

这次应该不会忘了：
S=-\Sum_i {P_i*log_2 (P_i)}.
其中P_i是每个个体的出现概率。如果我忘了这个公式，我就想32个球队哪个第一，我要猜5次（前提：分组，另一个前提：我超级不是球迷）。

所以可以说“32个球队哪个会夺冠”这个问题所包含的信息量，由于用信息熵量度，于是就是说这个问题包含5个比特的信息熵。前面以2为底，所以这里就是用比特（bit）表示。

也可以问一本书（泛指）包含着多少信息熵，特价地，要用多少比特来存储这本书。

这个和蔡博士曾经提出信息熵和能量之间可能有什么联系好像还是没有关系（我仅仅只是知道了信息熵的定义了而已）。他企图算出要表示一比特的信息最少需要多少能量；然后进一步，能量和信息一一对应，就好像质量和能量之间一样。