现代物理学遭遇前所未有挑战

作者: 刘霞

来源: 科技日报

发布日期: 2016-04-15 16:54:29

物理学界正在逼近人类通过科学能了解身处世界的绝对极限,主要涉及希格斯场和暗能量的强度,这两个量决定了宇宙中的物质、结构和生命。如果这两个量出现异常,整个世界或许都将成为一个空虚无生命的地方。科学家们希望通过大型强子对撞机等设备找到新粒子,以支持弦论等理论,从而理解多重宇宙的存在。

英国《独立报》网站在近日的报道中指出,物理学界最近出现了一种令人不安且饱受争议的看法:我们正在逼近人类通过科学能了解身处世界的绝对极限。欧洲核子研究中心(CERN)的粒子物理学家哈利·克里夫在一次演讲中表示:“未来几年,我们可能会知道是否能对宇宙了解更多,或许,在漫长的科学史上,我们将首次遇到无法回答的问题。

而且,更令我们害怕的是,导致我们逼近极限的原因并不是我们的大脑不够聪明,或技术无法满足,而由物理学本身所决定。”

在这次演讲中,克里夫谈到了“宇宙中存在最危险的两个量”。这两者决定了我们在宇宙间所看到的一切物质、结构和生命。他表示,倘若这两个量出现任何“异常”,整个世界或许都将成为一个空虚无生命的地方。

克里夫所说的第一个危险量是所谓“希格斯场”强度的值。

希格斯场是一种无形的能量场,当粒子畅游在希格斯场中时,会获得质量并最终成为质子、中子以及电子等组成物质的基本单位。如果没有希格斯场,我们就不可能存在。确认希格斯场的存在源于2012年CERN的突破性发现。当时,物理学家在大型强子对撞机(LHC)中发现了一种新的基础粒子——希格斯玻色子。根据理论,没有希格斯场,就没有希格斯玻色子。但希格斯场本身仍有很多令物理学家们困惑不已的未解之谜。

克里夫所指的第二个危险量被物理学家们称为“物理学史上最糟糕的理论预测”。这个危险的数值涉及到深空的深度和让人抓狂的“暗能量”。1998年,天文学家发现宇宙的扩张速度并非恒定,而是越来越快。显然,太空中存在着一种看不见的力,导致宇宙加速膨胀,科学家们将其称为暗能量,认为其占据宇宙总质能的70%左右。自此,暗能量成为广受科学家青睐的“香饽饽”,因为它关系到宇宙的命运。

如果能够证实,我们的宇宙仅仅只是包含有数十亿个其他宇宙的多重宇宙中的一个,那么,“我们或许就能理解这两个危险值。因为,在多重宇宙的大多数宇宙中,要么暗能量非常强大,将那些宇宙撕裂;要么希格斯场足够小,导致任何原子都无法形成。而我们恰好活在一个两者都完美调和的宇宙中,我们是少数的幸运者。”为了证明这一点,物理学家们需要找到新粒子,其可能会支持弦论等理论。弦论预测了多重宇宙的存在。

目前,最有可能发现新粒子的是LHC。但除此之外,中国科学院高能物理研究所的科学家正计划到2028年建造一个“希格斯粒子工厂”,那将是一个长达52公里的地下环路,耗资30亿美元,它能使正负电子发生对撞,对撞能量高达70TeV。无独有偶,美国科学家也在计划研制超大型强子对撞机(VLHC),据悉,VLHC的周长为100公里,碰撞能量更是高达100TeV。

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