物理学家提出了一个新模型,他们说这个模型解决了现代物理学中五个最大的未解问题,解释了,振荡、重子发生、宇宙膨胀和强 CP 问题同时出现。
新型号,称为SMASH,提出我们只需要六个新粒子来协调所有这些差距物理原理,其背后的团队表示测试并不难。
该模型是由法国和德国物理学家团队开发的,他们表示不需要对标准模型进行任何重大调整 - 只需添加一些新内容即可。
虽然现在还处于早期阶段,但这是一个非常酷的提议,因为其他模型旨在解释量子力学的奥秘 -比如超对称性- 需要添加数百个我们从未见过的新粒子。
另一方面,SMASH 只需要六个:三个, A,以及一个包含两个粒子的场。 (在物理学中,场是一个物理或数学实体,在空间和时间中的每个点都有一个值。粒子是场的激发态。)
为了让您了解这五个基本问题是什么,我们将从暗物质开始讨论所有这些问题。
1. 暗物质
现在有压倒性的证据宇宙的 26-27% 是由一种未知类型的物质组成的。 虽然我们可以检测到它的引力,但这种未知物质似乎并没有发出我们可以观察到的任何形式的光或辐射。
尽管多年的寻找,我们仍然不知道暗物质实际上是由什么组成的,但我们确实知道它的存在对于宇宙的稳定性至关重要。
2. 中微子振荡
去年,诺贝尔物理学奖授予了两位证明中微子可以在“味道”之间振荡的物理学家。
中微子振荡是一种量子力学现象,其中具有特定轻子味道(例如电子、μ子或τ子)的中微子随后可能具有不同的味道。
因为只有具有质量的粒子才能改变味道或振荡,中微子必须具有质量,这给标准模型带来了问题,因为没有人知道中微子质量在哪里实际上来自。
它可能来自,但它也可能来自我们尚未发现的全新粒子。
3. 重子发生
这物理学中未解决的主要问题可以很简单地总结:为什么可观测宇宙的物质比?
根据标准模型,会产生等量的物质和反物质,并且由于它们在接触时相互湮灭,这应该会导致宇宙没有粒子 -只是辐射。
显然,宇宙中存在大量粒子这一事实意味着这种情况有问题,因为现在宇宙中怎么可能有这么多物质,却几乎没有反物质呢?
4. 宇宙膨胀
人们认为,在大爆炸后的几分之一秒内,宇宙经历了一段加速膨胀的时期,称为通货膨胀。
虽然大多数物理学家接受宇宙膨胀的现实,但没有人能够弄清楚使宇宙膨胀得比光速更快(从亚原子大小到高尔夫球大小)的确切机制。几乎瞬间。
一个假设的场被认为是暴胀的主要原因,称为暴胀场,但我们尚未真正检测到它。
5、强CP问题
描述为“标准模型的严重缺陷”, 这强CP问题有助于解释为什么宇宙中物质比反物质更多,但也带来了其自身的未解之谜。
这是一个特别长的故事,但概括地说,强CP问题描述了如何违反CP原则- 宇宙基本对称性的破缺 - 不会发生在量子色动力学(QCD),与夸克和胶子之间的相互作用有关。 没有人能够弄清楚其中的原因。
直到现在,如果新模型被证明是正确的话,也许是这样。
解决方案?
SMASH 模型建立在洛桑瑞士联邦理工学院物理学家 Mikhail Shaposhnikov 提出的模型的基础上早在2005年,称为中微子最小标准模型(或?MSM)。
当时有人提出,用三个具有一定质量的右手中微子对标准模型进行推广,可以同时解释宇宙的暗物质和重子不对称性,同时也与中微子振荡实验相一致。
现在,由巴黎萨克雷大学的法国物理学家 Guillermo Ballesteros 领导的团队表示,我们可以将这三个右手中微子添加到标准模型中现有的三个中微子中,再加上一种称为彩色三重态费米子的亚原子粒子,以解决上面列出的前四个问题。
添加一个新的、未识别的字段似乎可以解决第五个问题,正如香农·霍尔所解释的那样新科学家:
“SMASH 增加了一个新的场,以稍微不同的方式解释其中一些问题。这个场包括两个粒子:轴子(暗物质的黑马候选者)和暴胀子(暴胀背后的粒子)。
作为最后的繁荣,SMASH 利用该场引入了第五个难题的解决方案:强 CP 问题。”
研究小组表示,他们的假设可以使用下一代粒子加速器进行测试,这意味着它并非不可能,这使得它比过去提出的解决这些问题的其他解决方案更有说服力。
“这个理论最好的一点是,它可以在未来 10 年左右的时间内得到测试或检验,”该团队的成员之一、来自德国电子同步加速器的 Andreas Ringwald 说道。告诉霍尔。
“你总是可以发明新的理论,但如果它们只能在 100 年内得到检验,或者永远无法得到检验,那么这不是真正的科学,而是元科学。”
需要注意的是,SMASH模型尚未在同行评审期刊上发表,因此仍需要接受粒子物理世界的审查,但现在已经在预印本网站 arXiv.org,因此独立物理学家有机会做到这一点。
这可能不会成为“五个大问题”的最终解决方案——物理学从来都不是那么清晰——但它可能是一些很棒的事情的开始。
正如林沃尔德所说,“战斗已经开启。”