「科学家」质子之死:粒子衰变如何推出万有理论


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全文共2296字 , 预计学习时长7分钟

图源:malwarebytes
三个粒子组成了宇宙中所有熟悉的物质 , 从冰冷系外行星的浑浊盐水到遥远星系的深沉蓝色或热烈红色行星 , 我们在这个世界上或其他任何地方看到的一切 , 都是由相同的几种成分组成的 。
这几种成分贯穿了整个宇宙星系结构 , 它们是上夸克 , 下夸克和电子 。 但这只是粒子物理标准模型中十二个物质粒子中的三个 。 这是宇宙中最令人困惑的特征之一 。
艺术家印象中行星接近黑洞时的概念图 。 质子衰变意味着在遥遥无期的未来 , 其他一切都分析崩离后 , 仅黑洞会保留 。
所有事物都可以由一小组粒子创建时 , 为什么世人似乎对其他九个粒子如此陌生呢?似乎缺少了什么 , 我们面前有一些东西是看不到的 。
标准模型1
归档到标准模型表中的是六个夸克和六个轻子 , 这些代表了迄今为止发现的最小的自然成分 。 尚不清楚以后是否会有更多物质粒子添加到表中 , 也不清楚这十二个粒子是否就是全部 , 但它们中的大多数在生活中没有存在感 。
我们不知道这9个额外的粒子为什么会归在表中 , 它们是否在宇宙的运作中占有重要地位 , 还是说宇宙起源于粒子池 。 其中有些粒子的作用会延续下去 , 有些则不能 。
上夸克 , 下夸克和电子共同构成了原子的质子和中子 。 原子又结合起来 , 形成分子 , 所有复杂的结构(如叶状地球生命和懒惰的月球体)都由此产生 。
但我们要挖掘的是质子 。 解答质子行为的某个疑问可以帮助统一解释物理力 , 不仅能揭示现实的本质 , 而且揭示宇宙大爆炸时刻的外观 。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成 , 其电荷量与电子相同 , 但符号相反;中子由两个下夸克和一个上夸克组成 。 我们已经探查了质子并将其分裂 , 以观察其内部结构 , 但还有一个关于质子的问题尚未解决 。
质子会永远存在 , 还是会衰败?
包含通过强核力结合在一起的上夸克和下夸克的质子图
由于标准模型无法预测质子的衰变 , 我们不得不借助新物理学来解释宇宙现象 。 科学家希望这种新的解释可以定义为万有理论 , 宇宙四种力中的三种被证实为单一作用力 。
这是物理学中一个美好而强大的趋势 , 就像电力和磁力的统一 , 或者电磁力和弱核力的最新结合一样 , 科学家希望将世界上的所有现象融合在一起 。 电磁、弱核力、强核力和重力 , 所有这些都可以用简单的数学描述 。 现代科学的梦想是找到一种解释所有宇宙混乱和纠结现象的关键理论 , 万有理论主要解释重力以外的所有力量 。
在大爆炸之后不久科学家就开始研究该理论了 。 初次爆炸后10-43秒 , 宇宙燃烧1028K , 约1015GeV的能量 。 在此能量水平下 , 这三个力可以合并为一个电子核力 。 即使使用功能最强大的粒子加速器 , 1015GeV能量也可能高出数千亿倍 。 太过强烈的能量无法在地球上复制 。


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