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宇宙间可能潜藏着5种神秘粒子 W微子质量超大

http://www.kexue.com 2014-04-16 11:37:33 科技日报  发表评论

激光干涉引力波观测站(LIGO)或能间接揭示引力子的存在
激光干涉引力波观测站(LIGO)或能间接揭示引力子的存在

  希格斯玻色子的发现证实了标准模型的正确性,标志着粒子物理学领域的一个重要里程碑。不过,科学家们对宇宙和世间万物的追寻和拷问远远没有结束,他们希望,大型强子对撞机(LHC)和未来的大型设备能够发现宇宙中潜藏着的一些新粒子,从而跳出标准模型的窠臼,让我们对宇宙有更多更深刻的了解。

  美国趣味科学网站为我们列出了宇宙间可能潜藏的这5种神秘粒子,从引力子到非粒子等。

  1.超胶子、W微子和超光子

  如果“超对称性(supersymmetry)”理论是正确的,那么,可能有超过一打粒子“养在深闺人未识”,等着我们去发现,因为该理论认为,迄今为止科学家们已经发现的每个粒子都拥有一个与其对应的隐藏着的质量更大的超级“伙伴”粒子。

  标准模型认为,存在着两类基本粒子:玻色子和费米子。玻色子是粒子间相互作用力的使者,传递这种相互作用力,包括胶子和引力子等;而费米子是组成物质的基本载体,包括夸克子、电子和“幽灵般”的中微子等。

  根据超对称性理论,每种费米子都同一种玻色子配对,反之亦然。因此,胶子(一类玻色子)会有超胶子(gluinos,一种费米子)、W粒子会有超W粒子(Winos)、光子会有超光子(photinos)分别来与之配对;依此类推,希格斯粒子会有一个名为“超希格斯粒子(Higgsino)”的粒子来与之配对。

  理论总是很美好,然而,不幸的是,对超对称性理论的拥趸来说,迄今为止,LHC还没有发现任何上述神秘粒子的“蛛丝马迹”。美国哥伦比亚大学的数学物理学家彼得·沃特就曾经指出,这或许表明,这些粒子很可能只是传说,或许根本就不存在,超对称性理论可能存在错误。

  有例为证。2012年,物理学家们发现了一种极为罕见的粒子:由底夸克(用符号B表示)和奇异夸克(用符号S表示)组成的B—S介子,这种粒子由大质量底夸克和一个奇异夸克在强相互作用下束缚在一起构成,寿命极短。在地球上,很难采用常规方法找到这一粒子,但当两个质子以接近光速发生碰撞后的一瞬间,这一粒子可能会出现,然后发生衰变,烟消云散。科学家们观察到它们的几率与标准模型吻合,这意味着,任何超对称粒子如果存在的话,其将不得不比科学家们最初希望的要重得多。

  超对称性理论的另一个缺陷在于,大约存在着105个“自由参数”,这意味着物理学家们并没有很好地限定新发现粒子的尺寸和能量范围,所以,他们对于在何处以及如何找到这些粒子自然也是一头雾水。

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