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浩瀚宇宙与微观粒子间存在何种联系?顶尖物理学家到底在研究啥?

来源:新民晚报     时间:2021-11-03 16:35:00

浩瀚宇宙与微观粒子,是物理学研究的两极。它们之间,存在着玄妙的关系。通过对粒子的猜想、探测与研究,科学家们建立标准模型,洞悉宇宙奥秘。

昨天的世界顶尖科学家宇宙与粒子论坛上,2017年诺贝尔物理学奖得主巴里·巴里什(Barry BARISH)、1979年诺贝尔物理学奖得主谢尔顿·格拉肖(Sheldon Lee GLASHOW)、2004年诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯(David GROSS)、2011年诺贝尔物理学奖得主亚当·里斯(Adam RIESS)和中国科学院院士蔡荣根五位顶尖科学家探讨神出鬼没的粒子和演化中的宇宙。

谢尔顿·格拉肖表示目前没有决定性证据证明惰性中微子的存在,再加上中微子几乎不会与弱相互作用发生作用,因此要想发现中微子可谓是难上加难。中微子研究几乎没有实际的应用,中微子物理学也会面临更多的挑战,但他表示,如果一切顺利的话,中微子探测器有望成为国家的安保工具。

戴维·格罗斯认为,目前粒子物理学家面临最大的挑战是暗物质的组成具有太多可能性,科学家们需要等待精密实验的缓慢结果才能解开这个谜团。对撞机的精确实验室是目前证明新物理学存在的唯一希望,随着人类在太空收集到的数据越多,就越有可能从太空中收集到新物理学的证据。

亚当·里斯讲述了对宇宙膨胀史的观测。在对被称为超新星的爆炸恒星做测量之后,里斯及同事发现宇宙膨胀并没有像预期那样因为物质的引力而减速,反而是在加速膨胀,其加速的原理则是广义相对论中很少被提及的特性。在这样的背景下,里斯在过去十年左右时间里一直在研究宇宙常数模板,通过这种模板来预测宇宙在大爆炸之后的膨胀速度,将其与实际膨胀速度进行比较,并利用标准宇宙模型对暗物质本质进行简单的猜测,最终预测整个宇宙的膨胀史。里斯认为,在中微子或早期暗能量的作用下,使宇宙在重组之前膨胀得更快。

卫星上观测到的电磁辐射信号和引力波信号之间的时间差是1.7秒。通过分析中子星碰撞的数据,巴里什团队得出中子星之间的距离大约是1.5亿光年,而在1.7秒内信号通过引力波和电磁光子到达了地球,因此得到了一个有趣的结果——引力波的速度和电磁波的速度以及光速是相同的。巴里什展现了对引力波的期待,他认为至少在未来的十年或二十年就可以用更好的参数来研究该课题。

从2015年9月14日激光干涉引力波天文台探测到由于两个黑洞合并而产生的引力波,到2019年4月10日首次由事件视界望远镜拍摄到黑洞的照片,蔡荣根带领大家黑洞。但理解黑洞观测实际上是一个巨大的挑战。在戴维·格罗斯的基础上,蔡荣根还对暗物质的形成原因进行了各种可能的猜测,并指出寻找暗物质是当前一个非常重要的研究领域。

(记者 易蓉)

标签: 粒子 宇宙 顶尖物理学家 标准模型

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