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在物理学的背景下,隔离是一种被提议的方法,通过这种方法,某些粒子和力可以被限制在额外的维度上,防止或最小化它们与构成标准模型的粒子和力的相互作用,它是由理论物理学家丽莎·兰德尔和拉曼·桑德朗共同开发的,它可以解决粒子物理中的一些主要问题,特别是通过打破超对称性来解决所谓的“层次问题”,在避免另一个被称为“味道破坏”的问题的同时,物理学家们长期以来一直在寻求一种统一的理论,将自然的四种力量——电磁力、强弱核力结合起来,以及引力,以及解释所有基本粒子的性质。任何这样的理论都必须解决的大问题是广义相对论与量子理论和标准模型的明显不相容性。弦理论,物质的最基本单位,如电子和夸克,它们被认为是极其微小的,一维的,弦状的实体,这是对这种理论的一种尝试。这一理论已经发展成M理论,在这种理论中,弦可以延伸成漂浮在更高维空间中的二维和三维“膜”,被称为“体积”。除了将重力引入图片中所涉及的问题外,标准模型本身也存在一个问题,即所谓的层次问题。简单地说,层次问题集中于为什么引力比其他自然力弱得多,但是它也涉及到一些假设的力携带粒子的质量的预测值,这些粒子之间有着巨大的差异有一个假设粒子,特别是希格斯粒子,被预言是相对轻的,而似乎来自虚拟粒子的量子贡献必须使其质量更大,至少没有特别程度的微调。大多数物理学家认为这是极不可能的,因此一些基本原理是试图解释这种差异。超对称理论(SUSY)提供了一种可能的解释。它指出,对于每一个费米子(或物质形成的粒子),都有一个玻色子(或携力粒子),反之亦然,因此标准模型中的每个粒子都有一个超对称的伙伴或“超级伙伴”由于没有观察到这些超配位,这意味着对称性被打破,超对称性只存在于非常高的能量下。根据这个理论,层次问题通过虚粒子和它们的超伙伴的质量贡献抵消,消除了在标准模型。然而,超对称性有一个问题。形成夸克等基本物质的粒子有三代或“口味”,质量不同。当超对称性被打破时,似乎会发生一系列相互作用,其中一些会改变这些粒子的口味。因为相互作用不是实验观察到的,任何超对称性破坏的理论都必须包含一种机制来防止所谓的味道破坏。这就是隔离的原因。回到三维膜漂浮在更高维的物体上的概念,有可能将超对称性破坏与标准模型中粒子和力所在的膜分离开来超对称破坏效应可以通过能够在体内移动的载力粒子传递到标准模型膜上,但在其他情况下,标准模型粒子的行为方式与未破坏的超对称性中的相同。体积中的粒子可以同时与对称破缺膜和标准模型膜相互作用,从而决定可以发生什么样的相互作用,而且可能排除了我们没有观察到的味道变化的相互作用。如果引力子——假设的携带重力的粒子——起到了这个作用,这个理论就很有效了。与其他许多与弦理论和M理论有关的观点不同,似乎可以对孤立超对称性进行测试。它预测了玻色子的超伴子的质量,这些粒子是在大型强子对撞机(LHC)所能达到的能量范围内。如果这些粒子被大型强子对撞机(LHC)观测到,它们的质量可以与预测相匹配。然而,截至2011年,大型强子对撞机的实验未能在预期出现的能量下探测到这些超级伙伴,这一结果似乎排除了最简单的SUSY版本,尽管不是更复杂的版本。即使SUSY被证明是错误的,对于物理学中的其他问题和谜团来说,隔离的思想可能仍然有有用的应用
  • 发表于 2020-09-18 09:41
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  • 分类:科学教育

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