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连接标准模型与暗物理学的“宇宙通道”可能存在!   

2017-04-03 22:30:32|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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连接标准模型与暗物理学的“宇宙通道”可能存在! 嗯,什么? 理论物理学家提出一个新假设,目标在把可见物理学的世界连接到宇宙的隐藏力:如果有一个通道桥接标准模型到暗物质和暗能量之间的间隙,会怎样呢? 这个概念在于我们努力了解像是暗物质和暗能量等事物的原因并不是因为它们不存在,而是因为我们一直没有注意到穿越普通粒子和这些’暗粒子’交互作用的通道,而且可能可以被实验测试的。 宇宙通道的概念可能听起来很疯狂,但让我们再说清楚一点:我们在这里正在谈论量子的通道,是极细微的规模,不是可以驾驶太空船通过。 而在理论物理学家的世界里,这些类型的通道不是第一次被探索。 这个概念的存在是因为在物理学和可以被称为’可见物理学’之间有很大的间隙。可见物理学是我们可以测量和直接侦测的东西,例如电磁和光子,而’暗物理学’是由我们能够感觉到影响但实际上不能与之相互作用的东西,例如暗物质和暗能量。 通道是我们试图解释这两个看似分离的世界如何相互作用,来形成我们所居住的宇宙。 物理学的可见部分取决于构成标准模型的17种类型的粒子,包括电子、光子、和希格斯玻色子(Higgs boson)。 但不幸的是,这个标准模式无法解释我们看见在宇宙中发生的每一件事物。更重要的是,它无法解释重力或宇宙扩张速度。 基础科学研究所 这导致了暗物质和暗能量的假想力的提议: –预测它们组成宇宙的95%,只是有一个问题 –没有人能够看到或侦测到这些力。 有人认为可能有隐藏的暗粒子组成暗物质和暗能量,而我们的工具无法侦测到。然而像是大型强子对撞机(Large Hadron Collider)之类的实验正在进行,藉由将普通粒子撞击在一起,希望从这个物理学的暗领域,在残骸中的找到一些东西。 但是到目前为止,暗物理学的世界困惑着我们,而且留下很大的间隙让研究人员急于填补,以完成对宇宙的了解。 现在,一个可能的解决方案被提出来。根据来自南韩基础科学研究所(Institute of Basic Science)研究人员的一项新研究,这个间隙可以被一种称为’暗轴子通道(dark axion portal)’的新类型通道桥接。 物理学的暗世界和可见世界之间的通道是理论物理学家正在研究的,但到目前为止,只提出了两种类型的通道:向量通道(vector portal)和轴子通道(axion portal)。 这两个通道是根据研究人员预测可能存在的两个假设的暗领域粒子,也就是轴子(axion)和暗光子(dark photon)。 轴子被认为是一个非常轻的粒子,被提出来解决标准模型的一些理论问题。暗光子就像是光子的暗版本,而光子是可见光粒子。 但是,不但没有和像是普通光子的磁电荷相互作用,暗光子还耦合到所谓的暗电荷(dark charge)。暗电荷可能是由其他暗领域粒子携带。 在过去,轴子通道和向量通道被实验性地用来尝试寻找这两个粒子的证据,但这个团队认为暗轴子通道可能是拼图欠缺的部分。 新通道背后的基本概念是,一种也带有暗电荷的重夸克类型可能存在于标准模型中,意味着它们可能耦合到暗光子。 这个团队认为,透过这个重夸克,轴子、光子和暗光子都可以有交互作用;你可以看下方的图示: 基础科学研究所 首席研究员Lee Hye-Sung说:“暗轴子通道暗示在两个个别被研究的物理学之间第一次有意义的连接:点的连接。” “这使得之前的数据得以重新被诠释,并且可能在轴子和暗光子的搜寻,取得突破。” 到目前为止,这个团队仅仅提出通道的概念,并概述它的工作原理。但他们现在正在提出一项新实验,可能实际上使用这个通道来彻底测试是否轴子和暗光子真的存在。 这是一个非常大胆的概念,而且直到进一步测试之前,我们不会听到有什么样的迹象。 但是,直到我们能找到一种方法来侦测物理学的暗领域,我们只看到宇宙一半的面貌。因此,科学家需要继续把这些概念丢到暗物理学里,直到能证实什么为止。 我们期待看见他们和这个概念接下来要走到哪里。 这项研究发表在物理评论通讯期刊(Physical Review Letters)。
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