超對(duì)稱理論的未來(lái)堪憂。

一份對(duì)來(lái)自強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)結(jié)果的分析并未顯示任何有關(guān)超對(duì)稱理論的證據(jù)。

超對(duì)稱理論認(rèn)為自然界的基本粒子們通過(guò)一種深層關(guān)系互相連接。據(jù)它預(yù)測(cè)，新的粒子可能存在于世界上最大的對(duì)撞實(shí)驗(yàn)中。但一份報(bào)告中毫無(wú)超對(duì)稱的跡象，這個(gè)理論似乎變得不再牢靠。

一份來(lái)自于大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的報(bào)告中沒(méi)有任何超對(duì)稱理論的證據(jù)。（圖源：CERN）

神秘的對(duì)稱論

亞原子宇宙由兩種基本粒子組成：費(fèi)米子（Fermions,以Enrco Fermi命名）和玻色子（Bosons, 以Satyendra Nath Bose命名）。本質(zhì)上來(lái)講，費(fèi)米子是自然世界的基石：這其中包括夸克，電子和中子。如果您放大身體中的細(xì)胞，分子和原子，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不計(jì)其數(shù)的費(fèi)米子在游蕩，各司其職。

相反，玻色子是自然界中基本力的承載者。電磁力由光子（玻色子的一種）承載。弱核力則由同組的三個(gè)玻色子攜帶，以及八種不同的玻色子合力來(lái)激發(fā)強(qiáng)核力。

引力則與一個(gè)概念性的、名為引力子的玻色子相關(guān)，但對(duì)于它，我們?nèi)匀狈ο嚓P(guān)知識(shí)。

我們也不知道宇宙的粒子們?yōu)楹螘?huì)被劃分為這兩種。為什么不存在更多種粒子呢？為什么費(fèi)米子具有這些特質(zhì)呢？為什么玻色子會(huì)與力相關(guān)呢？這兩種粒子之間又是否存在聯(lián)系呢？

超動(dòng)力粒子

也許費(fèi)米子和玻色子之間的聯(lián)系是真實(shí)存在的——這種聯(lián)系被稱作超對(duì)稱。 數(shù)學(xué)中的對(duì)稱在現(xiàn)代物理學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位。物理學(xué)家們通過(guò)發(fā)掘深層的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)理解自然界中的力以及其他美妙的特質(zhì)，例如能量守恒。通過(guò)對(duì)對(duì)稱的尋找，物理學(xué)家們對(duì)世界中的規(guī)律有所了解。

在超對(duì)稱理論中，存在著一種新型數(shù)學(xué)關(guān)系，它聯(lián)系了費(fèi)米子和玻色子。事實(shí)上，這并不僅僅是一種淺顯的聯(lián)系：超對(duì)稱理論聲稱費(fèi)米子和玻色子是同個(gè)硬幣的兩面。這種鏡像關(guān)系意味著每一個(gè)費(fèi)米子都對(duì)應(yīng)著玻色子家族中的一個(gè)粒子，而每個(gè)玻色子亦能在費(fèi)米子的世界中找到另一半。

在超對(duì)稱中的行話中，鏡像粒子們被賦予更加高深的名字: 每個(gè)費(fèi)米子的鏡像粒子的名字前面都加有字母’s’，所以夸克(quark)的鏡像伙伴為squark，電子(electron)的伙伴則為 selectron。對(duì)于玻色子來(lái)說(shuō)，它們的伙伴則在名字最后加有”ino”，所以光子(photon)與photino配對(duì)，膠子(gluon)則與gluino配對(duì)。所以，要尋找超對(duì)稱的證據(jù)，只需找到漂浮著的gluino或者selectron。

這件事聽(tīng)起來(lái)很酷，但并不容易。在完全超對(duì)稱的世界里，成對(duì)的粒子應(yīng)該隨處可見(jiàn)。我們每找到一個(gè)費(fèi)米子我們都應(yīng)該找得到它的玻色子，反之亦然——可我們沒(méi)有。

我們之所以無(wú)法在宇宙中找到明顯的對(duì)稱是因?yàn)樗呀?jīng)破裂。在很久以前，那時(shí)的宇宙曾比現(xiàn)今熱得多，密度也更大，對(duì)稱性仍可以留存。但當(dāng)伴隨著宇宙的擴(kuò)張，下降的溫度破壞了對(duì)稱性，把費(fèi)米子和玻色子分離開(kāi)來(lái)。破裂的對(duì)稱導(dǎo)致了所有超對(duì)稱粒子的質(zhì)量大幅擴(kuò)張，而在粒子物理學(xué)的范疇里，物體質(zhì)量越大，就越不穩(wěn)定。

唯一能接觸超對(duì)稱領(lǐng)域的方法是重塑早期宇宙的環(huán)境。比如，在大型粒子對(duì)撞機(jī)中。

舉起世界的ATLAS

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)，正如其名，是一個(gè)大型粒子對(duì)撞機(jī)。它可以把粒子們加速至接近光速，然后制造它們之間的撞擊，以達(dá)到可能的最高能量 —— 這是自從宇宙大爆炸伊始就未曾出現(xiàn)過(guò)的境況。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是為了搜尋超對(duì)稱的蹤跡而設(shè)計(jì)，在撞擊后的殘骸中尋找超對(duì)稱粒子存在的證據(jù)。

其中的一臺(tái)對(duì)撞機(jī)名為ATLAS，是環(huán)形大型強(qiáng)子對(duì)撞儀器(A Toroidal LHC ApparatuS)的縮寫(xiě)（是的，縮寫(xiě)地稍顯牽強(qiáng)，但這名字很棒）。

那么結(jié)果如何呢？毫無(wú)，完全沒(méi)有，零。

哪怕是年復(fù)一年地搜尋和加載那些從無(wú)數(shù)次撞擊中囤積的數(shù)據(jù)，仍沒(méi)有任何超對(duì)稱粒子的蹤跡。事實(shí)上，許多超對(duì)稱模型已經(jīng)完全被排除，只有少數(shù)幾個(gè)仍然可行。

即使超對(duì)稱理論在十年間已經(jīng)受到很多理論學(xué)家的支持（他們經(jīng)常將其描繪為理解宇宙的必然一步），在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的啟用后，它依然如履薄冰。盡管在初期存在這些存疑的結(jié)果，理論學(xué)家們?nèi)云诖承┠Ｐ湍軌蛘{(diào)整理論的不足，再?gòu)膶?duì)撞實(shí)驗(yàn)中得到理想的結(jié)果。

哪怕并不是所有超對(duì)稱模型都被否定，這個(gè)理論的未來(lái)還是堪憂。且因?yàn)槲锢韺W(xué)家們耗費(fèi)了太多時(shí)間和精力在超對(duì)稱理論上，我們并沒(méi)有太多其他的有說(shuō)服力的解釋。

在一個(gè)沒(méi)有超對(duì)稱存在的宇宙中，物理從此又會(huì)走向何方呢？只有時(shí)間（和許多計(jì)算）會(huì)告訴我們答案。

BY:Paul Sutter

FY: zexiblingblingbra

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