從夸克到膠子: 這對(duì)超對(duì)稱(chēng)性并不好

最近對(duì)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)結(jié)果的分析顯示,，沒(méi)有證據(jù)證明超對(duì)稱(chēng)理論,。（圖片來(lái)源:歐洲核子研究中心）

超對(duì)稱(chēng)性是指自然界的基本粒子通過(guò)一種深層的關(guān)系聯(lián)系在一起。這個(gè)理論在世界上最大的對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)中預(yù)測(cè)了全新粒子的存在,。但根據(jù)最近的一份報(bào)告,，超對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象還未出現(xiàn)，因此這個(gè)理論似乎有些不可靠,。

神秘的對(duì)稱(chēng)亞原子宇宙由兩種基本粒子組成,，費(fèi)米子（為了紀(jì)念物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米）和玻色子（以物理學(xué)家薩特延德拉·納特·玻色的名字命名）。從本質(zhì)上講,，費(fèi)米子是自然界的基石:夸克,、電子、中微子,。如果你放大你自己的細(xì)胞,、分子和原子，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一堆費(fèi)米子在周?chē)宋俗黜?，做著它們的事情?/p>

相反,，玻色子是自然界基本力的載體。電磁力由光子攜帶,，光子是玻色子的一種,。弱核力有三個(gè)玻色子來(lái)攜帶它，8個(gè)不同的玻色子共同作用產(chǎn)生強(qiáng)核力,。引力有一種假想的玻色子,，叫做引力子，但我們還不了解這種粒子,。

我們也不知道為什么宇宙會(huì)分裂成這兩大陣營(yíng),。為什么沒(méi)有更多的粒子“家族”呢？為什么費(fèi)米子有這些性質(zhì),？為什么玻色子與力有關(guān),？這兩個(gè)世界之間有什么聯(lián)系嗎？

超能粒子費(fèi)米子和玻色子之間可能存在某種聯(lián)系,，這種聯(lián)系的名字叫做超對(duì)稱(chēng),。數(shù)學(xué)對(duì)稱(chēng)性在現(xiàn)代物理學(xué)中起著核心作用。正是通過(guò)發(fā)現(xiàn)這樣的數(shù)學(xué)關(guān)系，物理學(xué)家才能夠理解自然的力量和其他奇妙的想法,，比如能量守恒,。

通過(guò)尋找對(duì)稱(chēng)性，物理學(xué)家可以更加深刻地理解世界,。

在超對(duì)稱(chēng)中,，有一種新的數(shù)學(xué)關(guān)系將費(fèi)米子和玻色子聯(lián)系了起來(lái)。事實(shí)上,，這不僅僅是一種聯(lián)系,。超對(duì)稱(chēng)性表明費(fèi)米子和玻色子實(shí)際上是同一枚硬幣（超對(duì)稱(chēng)）的兩面。在玻色子家族中,，每一個(gè)費(fèi)米子都有一個(gè)鏡像粒子,，而在費(fèi)米子世界中，每一個(gè)玻色子都有一個(gè)孿生兄弟,。

但事實(shí)上并沒(méi)有,。

我們?cè)谟钪嬷锌床坏綄?duì)稱(chēng)是因?yàn)閷?duì)稱(chēng)被打破了。很久以前,，當(dāng)宇宙溫度更高,、密度更大的時(shí)候，這種對(duì)稱(chēng)性可以存活下來(lái),。但隨著宇宙的膨脹,，溫度降低并打破了對(duì)稱(chēng)性，分裂了費(fèi)米子和玻色子,。對(duì)稱(chēng)性的打破導(dǎo)致所有的超對(duì)稱(chēng)雙胞胎的質(zhì)量急劇膨脹,。在粒子物理的世界里，你的質(zhì)量越大,，你就越不穩(wěn)定,。

進(jìn)入超對(duì)稱(chēng)領(lǐng)域的唯一途徑是重建早期的宇宙環(huán)境。我們可以利用巨型粒子對(duì)撞機(jī)來(lái)重建環(huán)境,。

ATLAS支撐著世界大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）,，顧名思義，是一種巨型粒子對(duì)撞機(jī),。它能夠?qū)⒘Ｗ蛹铀俚浇咏馑?，然后將它們粉碎在一起，達(dá)到盡可能高的能量,， 這是自大爆炸以來(lái)宇宙中從未出現(xiàn)過(guò)的情況。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的原理是通過(guò)在碰撞碎片中尋找超對(duì)稱(chēng)粒子對(duì)存在的證據(jù)來(lái)尋找超對(duì)稱(chēng)的跡象,。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的探測(cè)器之一叫做ATLAS （A Toroidal LHC ApparatuS）,，意為“環(huán)形大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)設(shè)備”。全世界數(shù)百名科學(xué)家參與了ATLAS的合作項(xiàng)目，他們?cè)谝黄l(fā)表在預(yù)印本雜志arXiv上的論文中公布了他們?cè)趯ふ页瑢?duì)稱(chēng)性方面的最新發(fā)現(xiàn),。

結(jié)果是什么呢,？沒(méi)什么結(jié)果， 零,。

經(jīng)過(guò)多年的搜索和從無(wú)數(shù)次碰撞中積累的數(shù)據(jù),，沒(méi)有任何超對(duì)稱(chēng)粒子的跡象。事實(shí)上,，許多超對(duì)稱(chēng)模型現(xiàn)在已經(jīng)完全被排除在外,，只有極少數(shù)理論觀點(diǎn)仍然有效。

盡管幾十年來(lái)超對(duì)稱(chēng)理論得到了理論家們的廣泛支持（他們經(jīng)常把它描繪成促進(jìn)我們理解宇宙的下一步）,，但自從大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)啟動(dòng)以來(lái),，這個(gè)理論就一直如履薄冰。但是,，盡管實(shí)驗(yàn)結(jié)果不達(dá)預(yù)期,，理論學(xué)家們?nèi)韵Ｍ趯?duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)中,，某種理論調(diào)整模型會(huì)產(chǎn)生積極的結(jié)果,。

雖然并不是每一個(gè)可能的超對(duì)稱(chēng)模型都被排除了，但這個(gè)理論的未來(lái)仍然存在嚴(yán)重的疑問(wèn),。由于物理學(xué)家多年來(lái)在超對(duì)稱(chēng)理論上投入了大量的時(shí)間和精力,，目前還沒(méi)有太多令人信服的替代方案。在一個(gè)沒(méi)有超對(duì)稱(chēng)的宇宙中,，物理學(xué)將何去何從,？只有時(shí)間（和大量的數(shù)學(xué)論證）會(huì)告訴我們答案。

BY:Paul Sutter

FY:Angelina Yang Gong

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翻譯：天文志愿文章組- Angelina Yang Gong

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終審：天文志愿文章組-零度星系

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參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.原文來(lái)自：https://www./no-signs-supersymmetry-large-hadron-collider

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