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我们所知道的关于这个未知实体的一切,就是它在整个空间中有一个常数值。
一个很小但非零的值。
事实上,最令人惊讶的不是暗能量的存在,而是它的值如此之小。
如果你根据已知的量子涨落机制计算真空中应该包含的能量,你会得到一个与测量值完全不同的能量密度数量级:一个巨大的数量。
它被定义为“真空的灾难”
,用来表示物理学历史上理论预测的最糟糕的弱点。
有些人认为存在一种抵消机制,因为其他粒子,比如超对称性粒子,会给总能量带来负的贡献,并通过几乎完全的减法,导致这个神奇的数字,如此接近于零。
其他人则提出,解决方案可能来自希格斯玻色子本身。
希格斯场有一个特定的值,在整个空间中都是常数,它对应一个零势能,正因为这个原因,任何两点之间的势能差都是零。
这就解释了为什么严格地说,希格斯场不能贡献暗能量:标量场的能量密度为零。
另外,如果希格斯场有一个值,略高于或低于那个神奇的值,那个神奇的值使势能处处为零,能量就会到处分布。
但是,如果除了希格斯粒子之外,我们考虑一个新的、非常小的标量场,而玻色子与之耦合,那么这个微小的差异就可以用来解释暗能量。
这个有趣的假设仍然不能解释我们之前谈到的巨大差异,但它为我们提供了一个暗示性的场景。
通过希格斯粒子,我们将了解现代物理学中最有趣的奥秘之一。
总之,虽然许多科学家对尚未发现新物理的直接证据感到失望,但有人开始怀疑:如果我们已经发现了新物理学呢?
希格斯玻色子这种非常特殊的粒子,不是已经存在了吗?新玻色子确实是一种非常奇怪的粒子。
太奇怪了,它甚至会和自己互动。
能想象到的最简单的粒子实际上也是最难理解的粒子。
那么,单独的,这个没有电荷、没有旋转的东西,从这两个大家族中所有其他的粒子中分离出来,有什么用呢?这个奢侈的角色在宇宙悲剧中扮演了什么角色,他既与形成物质的蒙太古家族说话,又与负责相互作用的凯普莱特家族交谈?如果它是整个标量家族中的第一个粒子,与标准模型不一致呢?试想一下,几十年后人们会笑着谈论我们:“本世纪初的这些科学家多么奇怪:他们发现了新的物理学,却没有注意到它。
他们在别处寻找他们眼前所拥有的东西。”
新的巨大挑战
随着希格斯玻色子的发现,我们来到了物理学的一个决定性转折点。
其中的核心是一些基本问题:基本粒子的起源;产生我们物质宇宙的机制;时空、物质和暗能量的结构。
在这些问题上,我们有必要设想使用加速器但不限于加速器的新一代实验。
在尺度的另一端,对最微小基本粒子的研究,必须再一次伴随着对伟大宇宙结构的更深层次理解。
新粒子的发现可能会解开宇宙的一些奥秘,相反,从天体物理观测中可能会获得关于无限小粒子的新信息。
这两条知识之路前所未有,它们相互补充,相得益彰。
可以观察到的最巨大物体—最遥远的星系、大型星团和宇宙辐射背景—是新一代超望远镜(在陆地或卫星发射大型设备)的研究领域,他们探索宇宙中最大规模和最遥远的物体。
新的仪器正在进行更深入的研究,试图识别所有可能的信号。
每天都有越来越多的、详细的宇宙地图被绘制出来,不仅使用传统的光信号,还使用各种频率的无线电波、X射线和伽马射线,还有中微子和宇宙射线。
感谢新技术,传统的光学望远镜探索将继续产生伟大的结果,它可以让你集中来自最遥远星系的微弱光线。
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