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超對稱理論遭遇重擊,電子竟然是圓的,而且非常

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-08-30 20:27:15    作者:本站原創    瀏覽次數:22
導讀

我們的世界是如此的豐富多彩,物質的種類是如此的繁復多樣,但宏觀世界所見的一切物質都是由微觀結構所構成的。比如水是由水分子所構成的,而水分子又是由氫原子和氧原子所構成的,而原子又是由原子核與核外電子構成

我們的世界是如此的豐富多彩,物質的種類是如此的繁復多樣,但宏觀世界所見的一切物質都是由微觀結構所構成的。

比如水是由水分子所構成的,而水分子又是由氫原子和氧原子所構成的,而原子又是由原子核與核外電子構成的,就這樣不斷分解下去,最終,所有的物質都是由基本粒子所構成的?;玖W邮俏镔|的最小單位,不可分割,也無法消滅,根據目前的物理標準模型,基本粒子的種類一種有61種,也就是說世間所有的物質都是由這61種基本粒子所構成的。

而基本粒子具有一種內稟性質,這種內稟性質是由其內稟角動量所引起的內稟運動,我們將這種運動稱之為自旋。而我們可以根據自旋的不同將基本粒子分為兩大類,自旋為整數的粒子,我們將其稱之為玻色子,而自旋為半整數的粒子,我們則稱之為費米子。


從基本性質上來講,玻色子與費米子是截然不同的,所以物理學家們一直想找到一種方法將兩類粒子聯系起來,在這樣的背景下,一個理論出現了,她就是超對稱理論。

超對稱理論是一種能夠將玻色子與費米子聯系在一起的對稱性,也是目前能夠將兩類粒子聯系起來的唯一對稱性理論,但遺憾的是,這種理論只是一種假說,迄今為止,我們并未能夠在自然界中觀測到這種對稱性。所以科學家們一直寄希望于歐洲粒子物理研究中心的大型強子對撞機能夠發現超對稱粒子。不過這是可遇而不可求的,更不是一朝一夕的事情,于是科學家們開始嘗試從不同的角度來正式超對稱理論的正確性。從內在屬性上來講,超對稱理論所描述的對稱性是自發破缺的,所以科學家們開始通過實驗來尋找電子的非對稱性。


該實驗名為“先進冷分子電子電偶極矩研究”,是一項跨高校的實驗項目,整個實驗過程歷時十年,但最終卻得到了一個與期望相悖的結果。

參與實驗的科學家們起初是充滿信心的,這股信心一方面來自于他們對超對稱理論的信心,另一方面則是因為尋找電子的非對稱性似乎并不是一件困難的事。難道電子不應該是圓的嗎?從初中物理課開始,我們所見到的電子圖畫不就是圓形的嗎?只是看起來如此,但我們要明白,世間并沒有真正的圓,我們平日里所說的圓只不過是多邊形罷了,只要我們將其放大就能夠清晰地看到她的對稱性破缺,其實我們根本沒有必要去看,通過算不盡的圓周率我們就能夠意識到這一點。


看起來只要將電子不斷放大,那么就一定能夠發現她的對稱性破缺,然而等待科學家們的并不是預想中的結果,而是一次又一次的失望。

整個實驗過程持續了10年,在這10年間,隨著科學技術進步以及實驗條件的改善,該實驗所能夠達到的細節水平不斷提高,但最終得出的結論是,電子是近乎于完美的,她是圓的,而且非常圓,如果非要用一句話來形容她到底有多么完美,那么可以說電子的對稱性破缺概率不會超過十億分之一的十億分之一的十億分之一,也就是說,即便你把一個電子放大到與整個太陽系同等的大小,她仍然是圓的,非常圓,圓得完美無缺。這是一個對于超對稱理論的一次重擊,她基本上已經擊碎了人們對于超對稱理論的一切幻想。


不過科學家們并沒有放棄希望,因為如果電子真是圓的完美無缺,不僅是對超對稱理論的重擊,也是對整個物理學的一次重擊。

人類科學技術的發展源自于基礎理論的進步,而基礎理論的基礎就是對于物質的認知,如果電子是完美的圓形就意味著人類此前對于物質的認知是存在錯誤的,那么我們就必須要回到起點重新開始認識物質。

所以科學家們繼續尋找著電子的瑕疵,并計劃在未來的五年內將實驗的精度再提高10倍,如果還是找不到電子的瑕疵,那么該實驗還會繼續進行下去,直到最終在電子的表面找到微小的對稱性破缺為止,又或者哪一天歐洲粒子物理研究中心的大型強子對撞機忽然發現了超對稱粒子,不過就目前來看,這種可能性是微乎其微的,她已經不能稱之為一個夢想,而是一個真正的夢。

 
(文/本站原創)
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