超对称性是指自然界的基本粒子之间存在着一种深层的联系。这个理论预言了世界上最大的对撞机实验中全新粒子的存在。
但根据最近的一份报告,目前还没有超对称性的迹象,这一理论看起来有些不可靠。
神秘的对称
亚原子宇宙由两种基本粒子组成,称为费米子(以恩里科·费米命名)和玻色子(以萨提恩德拉·纳斯·玻色命名)。本质上,费米子是构建自然世界的基石:夸克,电子,中微子。如果你放大到你自己的细胞、分子和原子,你会发现一堆费米子在周围嗡嗡作响,做着它们自己的事情。
相比之下,玻色子是自然界基本力的载体。电磁力由光子(一种玻色子)携带。弱核力有三个带着它的玻色子,八个不同的玻色子合而为一使强核力发生。引力有一个假设的玻色子,叫做引力子,但我们还没有对这个粒子有一个了解。
我们也不知道为什么宇宙会分裂成这两大阵营。为什么没有更多的粒子族?为什么费米子有这些特性?为什么玻色子和这些力有关?这两个世界之间有什么联系吗?
浑身粒子
费米子和玻色子之间可能存在某种联系,而这种联系的理论名称就是超对称性。数学对称在现代物理学中起着核心作用。通过深入的数学关系的发现,物理学家已经能够理解自然的力量和其他奇妙的想法,如能量守恒。
通过寻找对称性,物理学家可以了解这个世界。
在超对称性中,有一种新的数学关系将费米子和玻色子联系起来。事实上,这不仅仅是一种联系:超对称状态认为费米子和玻色子实际上是同一枚(超对称)硬币的两面。在玻色子家族中,每个费米子都有一个镜像粒子,而在费米子世界中,每个玻色子都有一个孪生粒子。
用超对称的行话来说,镜像孪生粒子有一个非常奇特的名字。费米子的每一个超对称搭档都有一个s附着在前面,所以夸克的搭档是一个夸克,电子的搭档是一个选择电子,如此类推。对于玻色子来说,他们的伴侣在最后得到“中微子”,所以光子与光量子配对,胶子(强力的载体)与胶子配对。所以要找到超对称的证据,你所要做的就是找到一个游离的胶子或选择电子。
这听起来很酷,但并不是那么容易。在一个完美超对称的世界里,我们随处都能看到这些孪生粒子。对于每一个费米子,我们都能找到一个相关联的玻色子,反之亦然。
但是我们没有。
我们在宇宙中看不到对称性的原因是它是不对称的。很久以前,当宇宙温度更高,密度更大的时候,这种对称性仍然存在。但随着宇宙的膨胀,它冷却并打破了对称性,将费米子和玻色子分开。对称性的破坏导致所有超对称双胞胎的质量急剧膨胀,而在粒子物理的世界里,你的质量越大,你就越不稳定。
这是进入超对称领域的唯一途径重建早期宇宙的条件。比如,在一个巨大的粒子对撞机里。
阿特拉斯支撑着世界
大型强子对撞机(LHC),顾名思义,就是一台巨型粒子对撞机。它能够将粒子加速到接近光速的速度,198彩票注册账户安全可靠198彩平台,198彩票平台采用最新国际加密系统,保证玩家的个人隐私是不会泄露的,然后将它们粉碎,从而获得可能的最高能量——这是自大爆炸以来宇宙中从未出现过的条件。大型强子对撞机的设计初衷是通过在碰撞碎片中寻找超对称粒子伙伴的证据来寻找超对称的迹象。
大型强子对撞机的其中一个探测器叫做ATLAS,意思是“一个环形LHC仪器”(是的,它的首字母缩写有点笨拙,但这是个很棒的名字)。由来自世界各地的数百名科学家组成的阿特拉斯合作研究小组,在预印本期刊arXiv上发表了一篇论文,发表了他们在超对称性研究中的最新发现。
和他们的结果吗?什么都没有。没有什么结果。无价值之物。零。
经过多年的搜索和无数次碰撞积累的数据,没有任何超对称粒子的迹象。事实上,许多超对称模型现在已经完全被排除在外,很少有理论观点仍然有效。
虽然几十年来超对称性得到了理论家们的广泛支持(他们经常把它描述为促进我们对宇宙的理解的明显的下一步),但自从大型强子对撞机启动以来,198时时彩平台无论是信誉还是游戏体验感都是有口皆碑的,特别是198彩票代理制度,真的是让利给代理还有会员,平台总代团队还免198彩票注册费叫你如何做代理推广。 ,该理论一直处于薄冰状态。但是,198彩票代理分红跟日工资是多少,这个只要你有量198彩,带着诚意去跟198彩票总代去谈, 他们都会给你开出一个满意的待遇的。,尽管最初的结果令人怀疑,理论家们还是希望一些理论调整模型能够在对撞机实验中产生积极的结果。
虽然并不是所有可能的超对称性模型都被排除在外,但该理论的未来仍令人严重怀疑。多年来,物理学家们已经在超对称性上投入了大量的时间和精力,因此并没有太多令人信服的替代方案。
在一个没有超对称的宇宙里,物理学将走向何方?只有时间(和大量的数学计算)才能证明。
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保罗·m·萨特(Paul M. Sutter)是纽约州立大学石溪分校(SUNY Stony Brook)和熨斗研究所(Flatiron Institute)的天体物理学家,《问一个太空人》(Ask a Spaceman)和太空电台的主持人,《如何在太空中死亡》(How to Die in Space)一书的作者。本文由他提供给Space.com网站的专家意见与见解。