什么超出了标准模型?物理学家解释说

如果您要求像我这样的物理学家解释世界的工作原理,那么我的懒惰答案可能是:“它遵循标准模型。”标准模型解释了宇宙如何工作的基本物理。我

如果您要求像我这样的物理学家解释世界的工作原理,那么我的懒惰答案可能是:“它遵循标准模型。”

标准模型解释了宇宙如何工作的基本物理。尽管实验物理学家不断探测模型基础的裂缝,但它仍在太阳周围遇到了50多次旅行。

除了少数例外,它在实验测试的颜色后进行了这项审查,通过实验测试。但是,这个非常成功的模型具有概念上的差距,这表明有关宇宙的运作方式还有更多的了解。

我是中微子物理学家。中微子代表标准模型中17个基本颗粒中的三个。他们在一天的所有时间里都在地球上的每个人拉链。我研究了中微子和正常物质颗粒之间相互作用的特性。

2021年,世界各地的物理学家进行了许多探测标准模型的实验。团队比以往任何时候都更精确地测量模型的基本参数。其他人调查了知识的边缘,最好的实验测量与标准模型的预测完全不符。最后,小组建立了更强大的技术,旨在将模型推向其极限,并可能发现新的粒子和田地。如果这些努力逐渐消失,它们可能会导致将来对宇宙的更完整的理论。

物理学的标准模型使科学家可以做出准确的预测,但并不能解释一切。 CER,CC在标准模型中的基础孔

1897年,J.J。汤姆森(Thomson)使用玻璃真空管和电线发现了第一个基本粒子,即电子。 100多年后,物理学家仍在发现标准模型的新片段。标准模型是一个做两件事的预测框架。首先,它解释了物质的基本粒子。这些是构成质子和中子的电子和夸克。其次,它可以预测这些物质粒子如何使用“ Messenger颗粒”相互相互作用。这些被称为玻色子 – 它们包括光子和著名的希格斯玻色子 – 它们传达了自然的基本力量。在欧洲巨大的粒子对撞机Cern工作后,希格斯玻色子直到2012年才被发现。

标准模型非常擅长预测世界运作方式的许多方面,但确实有一些漏洞。

值得注意的是,它不包括重力的任何描述。尽管爱因斯坦的一般相对论理论描述了重力的工作原理,但物理学家尚未发现传达重力力的粒子。正确的“一切理论”将竭尽所能,还包括传达重力如何与其他颗粒相互作用的使者粒子。

标准模型无法做的另一件事是解释为什么任何粒子具有一定的质量 – 物理学家必须使用实验直接测量颗粒的质量。只有在实验给物理学家提供后,这些精确的质量才能用于预测。测量越好,可以做出的预测越好。

最近,CERN团队的物理学家测量了Higgs Boson的强烈感觉。另一个CERN团队还比以往任何时候都更精确地测量了Higgs Boson的质量。最后,在测量中微子的质量方面也有进展。物理学家知道中微子的质量超过零,但小于当前可检测的数量。德国的一个团队继续完善了可以使他们直接测量中微子质量的技术。

2021年4月,Fermilab的MUON G-2实验成员宣布了他们对MUON磁矩的首次测量。 MUON是标准模型中的基本粒子之一,其属性之一的测量是迄今为止最准确的。该实验很重要的原因是因为测量与磁矩的标准模型预测不完全匹配。基本上,穆恩斯的行为不如可以。这一发现可能指出与若虫相互作用的未发现的颗粒。

但是同时,在2021年4月,物理学家Zoltan Fodor和他的同事们展示了他们如何使用称为晶格QCD的数学方法来精确计算Muon的磁矩。它们的理论预测与旧预测不同,仍然在标准模型中起作用,重要的是,与MUON的实验测量相匹配。

在物理学家知道实验结果是否真正超出了标准模型之前,必须对先前接受的预测,这个新结果和新预测之间的分歧进行核对。

升级物理工具

物理学家必须在制定构成理论的思想思想和推进技术到新实验可以检验这些理论的地步之间进行摆动。 2021年是促进物理学实验工具的重要一年。首先,世界上最大的粒子加速器,即CERN的大型强子对撞机,被关闭并进行了一些大量升级。物理学家只是在10月重新启动了该设施,他们计划在2022年5月开始下一次数据收集。升级增强了对撞机的功率,以便从13 TEV的上限13 TEV产生碰撞。这意味着,在圆形加速器周围以光束传播的微型质子一起携带的能量与800,000磅(360,000公斤)的客运火车相同,以100 mph(160 kph)行驶。在这些令人难以置信的能量下,物理学家可能会发现新颗粒太重,无法在较低的能量下看到。

做出了其他一些技术进步,以帮助寻找暗物质。许多天体物理学家认为,目前尚不适合标准模型的暗物质颗粒可以回答有关重力在恒星周围弯曲的方式(称为重力镜片)以及恒星旋转螺旋星系中恒星旋转的速度的出色问题。诸如低温暗物质搜索之类的项目尚未找到暗物质颗粒,但是团队正在开发更大,更敏感的探测器,将在不久的将来部署。

与我在中微子的工作特别相关的是开发了Hyper-Kamiokande和Dune等新探测器。使用这些探测器,科学家将有望能够回答有关中微子振荡方式的基本不对称性问题。它们还将用于观察质子衰减,这是某些理论预测的一种建议的现象。2021强调了标准模型无法解释宇宙的每个奥秘的某些方式。但是,新的测量和新技术正在帮助物理学家前进,以寻找一切理论。

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