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1 敲响新物理之门的赌注(第8页)

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星系实际上有点像我们,它们喜欢以家庭的形式存在:由数十个或数百个相对接近(当然,以宇宙规模衡量)的成员组成的星系团。

我们已编目了数千个星系。

一看到它们,物理学家首先会问自己:是什么将它们连在一起的?答案似乎显而易见:引力,即星系间相互吸引的力量。

当你进行数学运算时,你会发现无法计算。

星系的可见质量,即我们可以观测和测量的发光质量,实在是太小了。

我们仍然需要假设一种未知和不可见的物质形式来解释这些巨大构造的稳定性。

这是一种无处不在的神秘物质:在星团中,在单个的星系中,在所有的恒星和行星周围,甚至在此时此刻,在我们周围,在我们家中的房间里。

暗物质的纤维延伸了数十亿光年,就像一个宇宙网,包裹着可见物质集中的微小区域。

正是这种神秘物质形式最初的非均质性,才产生了第一批恒星的星团聚合,大约发生在大爆炸之后4亿年。

然后第一批星系的演化标志着其他的一切,直到太阳系、行星,乃至最终我们地球的形成。

最新的研究告诉我们,这种看不见的、无所不在的物质占了宇宙总质量的27%。

我们周围的物质世界四分之一以上是由这种黑暗而神秘的物质构成的,不得不承认我们对它的构成一无所知是很尴尬的。

超对称[11]的魅力

自从证明暗物质存在的证据成倍增加,理论家们提出了许多可能的解释。

发展出来的理论彼此截然不同。

超对称是其中最引人注目的理论之一,它受到了物理学家的追捧,因为超对称与暗物质一起,可以为许多其他问题提供一个优雅的解释。

超对称实际上是一系列理论的集合,其假设是已知的物质是大爆炸产生的原始物质的一部分。

该理论预测,每一个已知的粒子都有一个超对称伙伴,一个在各方面都与之类似的粒子,除了质量要重得多且有不同的自旋(一个属性,在某些方面类似于绕轴旋转,但它是粒子的内在属性,比如电荷)。

为了避免记忆紧张,物理学家们已经决定—除了少数例外—把这些超对称性伙伴命名为与已知粒子相同的名字,只需在它们前面加一个“超”

(S)字。

因此,电子的伙伴被称为超电子,顶夸克的伙伴被称为超顶夸克。

为了让一切更吸引人,为了用一种通用的方式来描述超对称理论,我们使用了缩略词Susy,它看起来像一个女孩的名字。

这一理论内在自洽,与所有的观察结果一致,因此必须认真对待它。

为什么在我们周围的物质中没有超对称粒子的痕迹呢?很简单:这些粒子在早期宇宙中与普通物质的比例相等。

那个白炽的宇宙是一个绝对有利的环境,适合存在如此大质量和高能量的粒子,但是膨胀的宇宙迅速冷却导致了超对称的大规模灭绝。

由于无法生存,它们几乎立即解体在普通物质中,因此,我们周围已经没有了它们。

事实上,所有超对称粒子都可能湮灭。

除了一个例外。

事实上,该理论预测,超对称粒子中最轻的物质是稳定的,它不会衰变成任何东西。

这种粒子可能是超轻中微子的超对称伙伴:它被称为超中性子(ralino),它与其他形式的物质基本不会相互作用,但它非常重,可以建立能够产生强烈引力的巨大星团。

当我们观察一个星系或星团时,我们可以找到一个解释—将这些巨大的宇宙结构维系在一起的暗物质可能是一种重中性气体,是超对称物质主宰世界的原始时代遗留下来的化石残留物。

在寻找暗物质起源的过程中,我们可能会遇到一种我们从未想象过的奇妙物质。

好像我们一直将视线停留在地面上,没有抬眼望天,看看天上的奇观。

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