(standard model)。
图 7:标准模型中的基本粒子及其分类。基本粒子共有62个,计算如下。夸克:6个×3色×2(正反粒 子)= 36;轻子:6个×2(正反粒子)= 12; 规范玻色子: 8 胶子 +1 光子 +1 Z玻色子 +2 W玻色子 =13;希格斯子:1。
4 谁与争锋:超越标准模型
尽管取得了卓越的成功,标准模型亦留下了不少未能回答的问题,如质量形成机制、强CP问题、中微子振荡等等。另外,建立在广义相对论基础上的宇宙学标准模型 (ΛCDM 模型),亦给我们提出了几个亟待解决的重大疑问,如重子不对称、暗物质(dark matter)、暗能量(dark energy)等。通过威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)耗时七年的观测,人们得出,在宇宙物质总量中,为粒子物理标准模型所描述的常规物质只占 4.9%,而暗物质占到了26.8%,暗能量的份额更是高达 68.3%。
图 8:宇宙中的暗能量与暗物质远远多于常规物质。
我们期待着理论物理学能对这些问题继续给出合理的回答,于是这就产生了所谓超越标准模型的物理学(BSM: physics beyond standard model)。对此,目前的主流方案是引入超对称(SUSY: supersymmery)。 引入超对称的标准模型,又叫超杨-米尔斯(SYM)理论。随着标准模型最后一块拼图希格斯玻色子于 2012 年在 LHC上被发现,人类的下一个目标就是发现超对称粒子。我国目前正在推动建设的环形正负电子对撞机(CEPC)如果能够实现这一愿景,那将为理论物理学甚至整个人类科学带来极大的突破。
以上所说的诸多问题,属于更广一类的尚未解决的物理学问题 (usoloved problems inphysics)。要解决他们,事实上已涉及到了广义相对论与量子理论的统一,即量子引力(quantum gravity)这个课题。 目前,我们相信,诞生于1970年代的超弦理论 (superstring theory)是这一任务的最有前景的候选者之一。
作者简介
项海波,中国人民大学物理系毕业,论文方向为弦气宇宙模型。现从事黑洞信息,量子引力,以及数学物理等方面的相关研究。
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