但第二天早上,当我把昨晚的想法告诉谢尔登的时候,他竟对质子衰变更为兴奋。当然,他是对的。这是一个寻找力的新途径!在我们的模型中,这种使质子衰变的力,通过对应的作用力,使得粒子质量变得很大,可以使这种力变弱。实验物理学家没有观察到质子衰变,所以我们知道这种粒子的质量一定非常大。当我们去图书馆查阅资料,惊讶于我们要使它变得多重才能与实验相符——它至少应该比质子的质量大1014 倍,也就是一百万亿倍!但我们写了一篇关于SU(5)的论文后,就转向了其他研究。 几个月后,与海伦·奎恩(Helen Quinn)和史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)一起,我计算了新作用力的粒子,需要多重才能使这些相互作用适当地融合。计算显示,它的确非常重,但并不那么重。这个理论依然预言:质子衰变得够快,以致能够在非常灵敏的实验中表现出来。 这些理论如此美妙,使得粒子物理学家一旦适应这些理论,就感到非常兴奋。最终,人们严肃以对,寻找质子的衰变。在我们写出论文后的几年,开奖,实验物理学家在地下建造了巨大的探测器,试图监测惊人数量的质子所发生的的任何事情。最大的一个实验有巨大的水箱,包裹着灵敏的光电管,其中一个在日本中部的山里,另一个在克利夫兰(Cleveland)附近的伊利湖(Lake Erie)盐矿里。我们派人去过盐矿那里,但让我不开心的是,两个实验都没观察到质子衰变。 但最终实验物理学家却很高兴,因为1987年大麦哲伦星云(Large Magellanic cloud)中超新星爆发的光线到达地球的时候,这些运转的探测器记录到了超新星爆发时产生的中微子(实际上,中微子带走了大部分超新星爆发的能量)。所以,没有成功找到质子衰变的不开心,却意外地打开了中微子天文学的大门。往后跟进的许多实验,发现了中微子的许多重要的性质,但,哎呀,却仍然没有找到质子衰变! 这些美妙理论的最简单版本,现今几乎都已排除在外了,但是有一个非常有吸引力的引申,依然到今日与我们的所知相符。如果我们加入另一个受美妙理论思想——超对称——激发的额外粒子,质子衰变的概率就会降低,而且这个理论的其他预言,都非常接近我们的实验结果。 像SU(5)和SO(10)如此美妙的理论和其超对称的拓展,都依赖于非常大胆的假设:从我们在实验中探测的能量,到直接产生这种新作用力的粒子所需更高的能量,在物理规则中,并没有发生巨大的变化。这个理论的一大推论,就是此能量把所有作用力都融合到一起,atv直播,成为统一理论(Unified Theory),但将会引发两类截然不同的问题。其中明显的问题是,这里有足够的空间让新东西发生,那么为什么没发生呢?而另一个较不明显的问题是,在粒子物理中称作“自然性”之谜(“naturalness” puzzle)的问题。在该理论最简化的版本中,看上去似乎存在着不可思议的参数微调问题(fine tuning),使质子和电子远比新作用力的粒子要轻。 2012年在CERN的大型强子对撞机(LHC)上发现的希格斯粒子(Higgs boson),是符合美的理论的。大约50年前,希格斯粒子是以最简单的方法解释弱力。这无疑是个大胆的预测,因为这个粒子与我们之前所知道的粒子非常不同。尽管如此,这是一个非常有用的理论性想法,在这四十多年的时间里,我们能够持续建构把类似的新粒子嵌入模型中,这正是美的理论之关键所在。好消息是,像希格斯粒子这样的粒子,的确存在。这个发现是巨大的成就。 (责任编辑:本港台直播) |