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7. 电弱恢复、QCD 等离子体与大统一

能量不等于温度 #

温度描述平衡统计态,碰撞能量描述一次事件。高能碰撞不会自动生成热平衡的早期宇宙。用 MeV 表示 T 时,实际简写的是能量 kBT。QCD 解禁闭与电弱恢复对应不同尺度,二者均不等于大统一已经成立。

7.1 高温能够改变有效对称性 #

有限温度量子场论中,有效势取决于温度。早期宇宙高温条件下,电弱对称性的破缺模式与今天真空不同;在电弱交叉附近,希格斯 期望值随温度降低而发展为今天的非零值。把这一过程简单说成“100 GeV 时 W/Z 突然变成无质量”过于粗糙,更准确的描述应使用热有效场论和电弱交叉。Electroweak Model and Constraints on New Physics (2025)

7.2 QCD 解禁闭已经可以实验研究 #

有限温度格点 QCD 给出零/小重子化学势附近的 QCD 热交叉温度约

Tc=156.5±1.5 MeV,T_c=156.5\pm1.5\ \mathrm{MeV},

对应约

T∼1.8×1012 K.T\sim1.8\times10^{12}\ \mathrm{K}.

Chiral crossover in QCD at zero and non-zero chemical potentials (2019)

RHIC 和 LHC 重离子实验已经能够产生并研究夸克–胶子等离子体。因此解禁闭并不需要 1015 GeV10^{15}\,\mathrm{GeV}。同时,解禁闭也不意味着“强力变成像电磁力一样的无限长程力”:QGP 仍由 QCD 描述,并具有介质屏蔽和强集体行为。

7.3 大统一是另一个问题 #

大统一理论(GUT)试图把

SU(3)C×SU(2)L×U(1)YSU(3)_C\times SU(2)_L\times U(1)_Y

嵌入更大的规范群,例如 SU(5)SU(5) 或 SO(10)SO(10)。这是超出标准模型的理论假说,与“把胶子从质子里撞出来”没有关系。许多 GUT 预言质子衰变、额外规范玻色子或特定耦合统一关系;目前尚无决定性实验确认。Grand Unified Theories (2026)

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