该理论预测世界上最大的对撞机实验中将存在全新的粒子。
超对称性是自然界的基本粒子通过深层关系连接的想法,该理论预测世界上最大的对撞机实验中将存在全新的粒子。
但是,根据最近的一份报告,没有超对称的迹象,而且该理论看起来有些不稳定。
亚原子宇宙由两种基本的粒子组成,称为费米子(以恩里科·费米的名字命名)和玻色子(以萨蒂扬德拉·纳斯·玻色命名)。
本质上,费米子是自然世界的组成部分:夸克,电子,中微子。
如果放大自己的细胞,分子和原子,就会发现一群费米子嗡嗡作响,在做它们的事情。
相反,玻色子是自然基本力的载体。
电磁力由玻色子(一种玻色子)承载。
弱核力量拥有三把玻色子来携带它,并且八个不同的玻色子合谋造就了强大的核力量。
引力有一个与之相关的假想的玻色子,称为引力子,但我们尚不了解该粒子。
我们也不了解为什么宇宙被分为两个主要阵营。
为什么没有更多的粒子“族”?为什么费米子具有它们的特性?玻色子为什么与势力联系在一起?那两个世界之间有没有任何联系?
费米子和玻色子之间可能只有一种联系,理论联系的名称是超对称性。
数学对称性在现代物理学中起着核心作用。
通过发现深层的数学关系,物理学家已经能够理解自然力和其他奇妙的想法,例如能量守恒。
在超对称中,存在一种新型的将费米子和玻色子连接起来的数学关系。
实际上,这不仅仅是一种联系:超对称性表明费米子和玻色子实际上是同一枚(超对称)硬币的两个侧面。
在玻色子家族中,每个单个的费米子都有一个类似镜子的粒子,并且在玻色子世界上每个玻色子都有一个孪生子。
用超对称的术语来说,像镜子一样的双胞胎粒子的名字非常虚构。
一个费米子的每个超对称伙伴在前面都带有一个“ s”,因此,一个夸克的伙伴是一个夸克,一个电子的伙伴是一个选择电子,依此类推。
对于玻色子而言,它们的伴侣在末端带有“ ino”,因此光子与photinos配对,胶子(强力载体)与胶子配对。
因此,要寻找超对称性的证据,您要做的就是找到一个流浪的胶粘剂或选择电子。
但这并不容易,在一个完美的超对称世界中,我们到处都会看到这些孪生粒子。
对于每个费米子,我们都可以找到一个关联的玻色子,反之亦然。
我们没有看到对称性出现在我们的宇宙中的原因是它是破碎的对称性。
很久以前,当宇宙更热,更稠密时,这种对称性可以生存。
但是随着宇宙的膨胀,它冷却并破坏了对称性,分裂了费米子和玻色子。
对称性的破坏导致所有超对称双胞胎在质量上急剧膨胀,在粒子物理学的世界中,您的质量越大,您就越不稳定。
进入超对称领域重建早期宇宙条件的唯一途径。
例如,在巨大的粒子对撞机中。
在大型强子对撞机(LHC)是,就像顾名思义,一个巨大的粒子对撞机。
它能够将粒子加速到接近光速,然后将它们粉碎在一起,获得尽可能高的能量,这是自宇宙大爆炸开始以来在宇宙中找不到的条件。
大型强子对撞机经过专门设计,旨在通过寻找碰撞碎片中超对称粒子伴侣的证据来寻找超对称迹象。
在大型强子对撞机中,有一个探测器叫ATLAS,它是“环形LHC装置”。
由来自世界各地的数百名科学家组成的ATLAS合作已在预打印期刊arXiv上发表的一篇论文中发布了他们在寻找超对称性方面的最新发现。
经过多年的搜索和无数次碰撞产生的累积数据负载,没有任何超对称粒子的迹象。
实际上,现在已经完全排除了许多超对称模型,而且很少有理论思想仍然有效。
尽管数十年来,超对称性得到了理论家的广泛支持(他们经常将其描述为增进我们对宇宙的理解的显而易见的下一步),但自LHC诞生以来,该理论一直处于薄弱的局面。
但是,尽管最初得出的结果令人怀疑,但理论家还是希望,某种理论上的调整模型能够在对撞机实验中产生积极的结果。
尽管并未排除所有可能的超对称模型,但该理论的未来仍存在严重疑问。
而且由于物理学家多年来已经为超对称性投入了大量的时间和精力,因此并没有太多令人信服的替代方法。
在没有超对称性的宇宙中,物理学从何而来?只有时间(和很多数学)可以证明。
主要数据来源普朗克卫星(2013–2021)测宇宙微波背景辐射(CMB),给出:137.97 亿年(138.2 亿年)。
近年(2025)CMB 高精度测量(ACT 等)精度提高到约 0.1%,结果仍确认:138 亿年。
交叉检验最老恒星年龄:126–130 亿年(比宇宙年轻,符合逻辑)。
放射性元素衰变、高红移星系年龄(如 MoM-z14 形成于宇宙约 2.8 亿岁时)均与 138 亿年一致。
简单说教科书 / 标准答案:138 亿年更精确值:137.97 亿年所有数据都建立在大爆炸 +ΛCDM 标准模型上;
如果未来有全新模型(比如有人提出宇宙可能更老,如 300 多亿年),那还需要更多证据才能取代现在的结论。
它拥有世间顶尖的引力束缚力,独特的视界边界划分出截然不同的时空领域,只要踏入视界范围之内,就连每秒三十万公里的光速,都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。
今天就用闲聊述说的口吻,聊聊黑洞引力的奇特特性,讲讲视界的划分意义,理清为何光速都无法从黑洞内部脱身,一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。
宇宙天体的引力强弱,一直和自身质量、密度牢牢挂钩。
普通恒星、行星的引力,只能束缚周边卫星与星际物质,物体只要达到对应速度,就能摆脱引力飞向深空。
而黑洞诞生于大质量天体的末期演化,巨型恒星燃料耗尽后,再也无法支撑自身庞大躯体,核心在自身重压下急剧向内坍缩,体积被无限压缩,密度飙升到难以想象的地步。
极致致密的结构,催生出碾压所有常规天体的超强引力,这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。
从黑洞形成的那一刻开始,它就注定成为宇宙里特殊的存在,和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。
围绕黑洞存在一层无形的边界,这便是人们常说的事件视界。
它没有实体外壳,肉眼无法直接看见,却是一道无法逾越的分界线。
视界之外的宇宙空间,依旧遵循常规物理规则,光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭,天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。
一旦物质、光线跨越这条无形界线,彻底进入视界内部,一切都会发生颠覆性改变。
黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在,再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。
衡量天体引力束缚能力,有一个关键参照标准就是逃逸速度,也就是物体摆脱天体引力束缚,飞向宇宙远方需要具备的最低速度。
地球有着自身对应的逃逸速度,火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空,太阳系里的各大行星、恒星,都有着各自固定的逃逸速度门槛。
黑洞打破了常规天体的速度极限,视界内部的逃逸速度直接超越光速。
光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度,连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼,其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。
光线坠入黑洞视界后,无法向外反射、传播,我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮,这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。
任何闯入视界之内的物质,不管是庞大的恒星残骸,还是细碎的气体尘埃,都会被强大引力不断拉扯撕扯,最终向着黑洞中心奇点不断坠落,彻底消融在这片深渊之中。
超强引力不止禁锢视界内部的一切,也会剧烈扭曲周边时空。
靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折,光线途经周边空间也会发生明显偏转。
不少遥远天体发出的光芒,在奔赴地球的途中靠近黑洞区域,都会被引力改变行进路线,这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。
科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹,一步步推算黑洞位置,测算它的质量与引力强度。
时至今日,人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查,视界内部的时空结构、物质形态,还留存着大量未解谜题。
光速无法逃逸的特性,让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域,里面的一切变化都无法向外传递信息。
黑洞凭借极致强大的引力,划定出超越光速束缚的视界禁区,成为宇宙中最神秘的深渊天体。
这份打破常规物理认知的特质,不断吸引着人类探索研究,随着天文观测技术持续进步,未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。