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事实上,我们已经知道,迟早我们会发现一个更普遍的理论,它将在更大的能量尺度上解释物质,并将标准模型作为一个特例。
我们知道,我们的许多确定性将在比迄今为止探索的更高能量下崩溃。
标准模型将会被打破,新的相互作用或新的粒子将会被发现,这些将会揭示一些仍然悬而未决的重大问题:暴胀、引力的统一、暗能量。
这一切将在多大的能量范围内发生?
多年来,科学界一直在思考这个问题,希格斯玻色子的发现让这个问题重新焕发了活力。
我们正处于一场科学革命之中,这场革命的轮廓也许只有在几十年后才会变得更加清晰。
希格斯玻色子和新物理学
希格斯玻色子与其他粒子不同。
由于它给所有的粒子提供质量,它会与已知的粒子和尚未被发现的粒子相互作用。
新发现的希格斯粒子因此成为一种新的调查工具。
这就好像我们有一个超灵敏的天线可用,它可以为我们提供有关世界上我们完全看不见的地方的线索。
它甚至可以接收隐藏在宇宙黑暗面中微弱但可察觉的信号。
一旦发现的喜悦过去,把这些优雅的礼服放回衣橱,我们就会立刻回去工作,试图回答一系列的问题。
首先,我们发现的粒子真的像标准模型预测的那样是单独存在的吗?还是像超对称性预测的那样,它身边还有其他四个朋友?
在超对称性的名义下,实际上存在着一系列非常不同的理论,所有这些理论都被一个假设统一起来,即存在一种特殊的关系,将一个自旋分数的费米子与每个自旋整数的玻色子联系起来。
突然间,超对称性将所有已知粒子乘以2。
每一个都有一个自转相差12的超级伙伴。
在标准模型中,费米子是构成物质的粒子,而那些携带相互作用的粒子是玻色子。
在这个世界上与超对称性相反的情况发生了:物质粒子具有整数自旋,而那些携带相互作用的是费米子。
在大爆炸之后,这种对称性必须是完美无缺的,然后它一定在宇宙演化的早期阶段就自发地破裂了,所以我们周围只剩下普通物质。
所有超对称粒子显然都消失了,唯一可能的例外是中性微子或其他中性的、稳定的、质量很大的粒子,它们的相互作用很弱,这可以解释暗物质。
我们周围没有超物质粒子,可以用超对称粒子比已知粒子重得多的事实来解释。
但目前还不清楚它到底重多少。
它们可能有数百个GeV,或几个TeV,甚至几十个TeV。
因此,如果超对称性理论被接受,人们马上就会发现至少有一个暗物质的自然候选者,即中性微子。
不仅如此:超对称粒子的存在似乎也允许将所有已知的力(除了引力)结合在一个单一的超力中,这种超力在宇宙早期阶段(甚至在希格斯场凝结之前)就主宰了宇宙。
不用说,这将是一个全新的宇宙观。
除此之外,Susy项目还预测希格斯玻色子有更多类型,可以形成一个真正的玻色子家族。
较轻的质量应该不超过130GeV,与标准模型预测的希格斯粒子相似,也就是我们在大型强子对撞机中观测到的那种。
我们的发现排除了许多超对称模型,这些模型更倾向于100~120GeV之间较轻的希格斯粒子。
许多人在假设一个质量接近125GeV的粒子幸存了下来。
为了证明我们观测到的玻色子实际上是一种超级希格斯玻色子,我们要么发现组成这个玻色子家族的其他同胞之一,要么在它与其他粒子的相互作用中发现一些异常。
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