没有发现违反宇称对称性的迹象。标准模型再次经受住了考验。

文章作者:管理一号 | 2019-06-25
字体大小:

北京时间6月25日消息,据国外媒体报道,粒子物理学研讨迫切需要晋级,而物理学家手头正好有这样一个问题:一些粒子和力在镜像中或许变得很不相同,这一问题本身就使所谓的标准模型堕入紊乱。

当世界中的亚原子粒子转化为镜像时,它们之间几乎全部的底子反应看起来都是相同的,这种镜像被称为宇称,被认为是对称的,或许按物理学的说法,具有宇称对称性。

但是,并不是全部粒子都遵照这一规则,例如,我们知道,触及弱核力(弱相互作用)——本身因为许多原因此显得非常独特——的反应就违反了宇称对称性,因此,可以合乎情理地估测,量子世界中的其他力和粒子也或许损坏这种对称性。

物理学家对这些理论上会违反宇称对称性的反应很感兴趣,因为它们或许会为我们指明新的物理学方向,帮忙我们跨越粒子物理的标准模型。在粒子物理学中,标准模型是对全部亚原子事物的总结,是描绘强核力(强相互作用)、弱核力和电磁力这三种底子相互作用及组成全部物质底子粒子的理论。到现在为止,几乎全部对这三种力的实验效果都符合标准模型的猜想。

不幸的是,我们如同永久不会在粒子加速器和实验室中看到乖僻的宇称违反反应,这种相互作用非常稀有,而且很微小,现在的仪器还无法探测到。

不过,也有一些稀有的破例。

位于日内瓦附近的大型强子对撞机(LHC)是世界上最大的粒子加速器,那里的研讨人员一贯在寻找这些稀有的相互作用,到现在为止,研讨人员还没有获得实质性的开展,但即使这样的效果也能带来启示。否定的效果有助于除去毫无效果的假定,让物理学家可以专注于寻找更有希望的新物理方法。

对称性是物理学中最重要的概念之一。

你甚至可以说,物理学家的作业就是在寻找对称性,对称性提示了分配实践最内在运作的天然底子规则,这但是个大问题。

那么,什么是对称性呢?对称性意味着,假设你改动某个进程或相互作用中的一个元素,这个进程坚持不变,则在物理学上关于这一改动的进程是对称的。这儿或许有点迷糊,因为有许多不同的对称性,例如,有时可以改动粒子电荷的符号,有时可以查询进程在时间上向前或向后,有时还可以工作某个进程的镜像版别。

终究一个,在镜像中查询某个进程,即称为宇称对称性。物理学中,大多数亚原子间的相互作用,不论发作在你面前仍是在镜像中,都会得到完全相同的效果,但是,有些相互作用违反了这种对称性,比如弱核力,尤其是触及到发作中微子的弱核力进程。

中微子总是“向后”自旋(换句话说,它们的自旋点的轴总是远离运动方向),而反中微子则是“向前”旋转(它们的自旋点的轴在它们飞行时一贯向前),这意味着在常规实验中发作的中微子和反中微子的数量,与依托弱核力的镜像翻转实验比较,存在着非常纤细的差异。

破碎的镜子

据我们所知,弱核力和弱核力本身违反了宇称对称性。不过,这或许并不是个例,我们知道,必定存在着超出现在认知的物理学,一些理论观念和概念也违反了宇称对称性,例如,有一些理论猜想,在LHC一般检测的粒子种类的“正常的”相互作用中,存在着美妙的不对称。

当然,这些理论观念既独特又凌乱,而且很难验证,在许多情况下,物理学家并不确定要寻找什么。

问题是,虽然我们知道现在粒子世界的标准模型是不完整的,但我们不知道到哪里去寻找新的模型。许多物理学家希望大型强子对撞机能提示出一些东西——某种新的粒子、新的相互作用等等;只需能让我们找到一些新的、令人兴奋的东西就行,但是,到现在为止,全部这些探求都失利了。

在标准模型之外,许多早年颇受注重的理论(如超对称理论)正逐渐被打扫,而这正是违反宇称对称性或许派上用场的当地。几乎全部标准模型常见假定的延伸都包括一个约束条件,即只需弱核力违反了宇称对称性。这现已融入到标准模型的基础数学中,这也意味着,像超对称性、轴子和轻夸克这样的概念都是在“原地”保留着这种对称性的损坏,而没有触及到其他进程。

但是,假设这些常见的延伸没有成功,那么也许是时分拓宽我们的视界了。

为此,一组研讨人员在大型强子对撞机的紧凑μ子线圈(CMS)实验开释的数据缓存中寻找宇称违反的痕迹,这是一次恰当扎手的寻找进程,因为这并不是制造大型强子对撞机的实在目的,但研讨人员聪明地找到了一种方法,通过检测其他粒子之间相互作用的遗留物来到达目的。

研讨的效果是:没有发现违反宇称对称性的痕迹。标准模型再次饱受住了检测。

虽然这项研讨没有开荒物理学的新领域,有点令人失望,但也将有助于未来的查找变得更加清楚。假设我们继续查找,但仍然没有发现弱核力以外违反宇称对称性的根据,那么可以估测,在标准模型之外或许存在一些与干流理论相同的数学结构,只允许弱核力出现不同的镜像。

Copyright © 2009-2018 外星探索www.ufo-1.cn 版权所有 关于我们| 法律声明| 免责声明| 隐私条款| 广告服务| 在线投稿| 联系我们| 不良信息举报