研究者稱,存在著“壓倒性的證據(jù)”,包括宇宙微波背景(圖中黃色部分)中觀測到的一些現(xiàn)象,表明暗物質(zhì)組成了將近26%的宇宙。SMASH模型將暗物質(zhì)及其他一些現(xiàn)象都考慮了進來。
在關(guān)于“粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)交界處”的問題上,標準模型也無法解釋“內(nèi)在天然性”的問題,包括中微子的本質(zhì)和強CP問題。
據(jù)國外媒體報道,近日,物理學(xué)家吉列爾莫·巴列斯特羅斯(Guillermo Ballesteros)及其合作者提出了一個新的理論模型,據(jù)稱能解決5個關(guān)于宇宙的物理難題。該模型被稱為“SMASH”,是在標準模型(Standard Model)的基礎(chǔ)上做了“最小限度的擴展”,只加入了6個粒子,就為5個最困難的基本問題提供了解答。
這5個問題分別是宇宙暴脹、暗物質(zhì)、重子生成、中微子振蕩和強CP問題。此前,物理學(xué)家嘗試用復(fù)雜得多的方法來解釋這些現(xiàn)象,甚至加入了數(shù)百種粒子,而此次研究的參與者表示,他們的方法表明這些問題可以“以相當簡單的方式整合在一起”。
“SMASH”的全稱是“Standard Model Axion Seesaw Higgs portal inflation”,是幾個理論結(jié)合而成的新模型。SMASH在標準模型中加入了3個中微子、1個費米子和1個新的場,這個場只包括兩個粒子,一個是軸子(axion),暗物質(zhì)粒子的候選之一;另一個是暴脹子。
在發(fā)布于論文預(yù)印本網(wǎng)站arXiv的文章中,研究者指出,標準模型已經(jīng)無法為物理學(xué)中眾多“長期懸而未決的問題”提供解答,而SMASH模型填補了標準模型的缺口。暗物質(zhì)存在的證據(jù)便是問題之一。據(jù)估計,暗物質(zhì)組成了將近26%的宇宙,而暗物質(zhì)的本質(zhì)是什么?我們并不知道。此外,物質(zhì)與反物質(zhì)之間的不平衡,以及宇宙最初暴脹的機制等問題,也一直是未解之謎。
研究者還表示,在關(guān)于“粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)交界處”的問題上,標準模型也無法解釋“內(nèi)在天然性”的問題,包括中微子的本質(zhì)和強CP問題,后者指出了宇宙的不對稱性??紤]到目前正在加速膨脹的宇宙,SMASH模型加入了一個宇宙學(xué)常數(shù),從而“為從電弱尺度到普朗克尺度的粒子物理學(xué),以及從暴脹至今的宇宙學(xué)提供了一個自洽的描述,”研究者寫道。
SMASH模型預(yù)測,軸子應(yīng)該比電子輕大約100億倍。研究者表示,他們的理論能夠在可預(yù)見的未來得到檢驗,而不像其他許多模型一樣要等待數(shù)十年時間。據(jù)《新科學(xué)家》(New Scientist)報道,韓國正在運行的CULTASK實驗、美國提出的ORPHEUS實驗,以及德國計劃中的MADMAX實驗,都正在或者將要對軸子的蹤跡展開搜尋。
“關(guān)于這一理論最好的一點是,它能在未來大約10年內(nèi)得到驗證,”共同作者、在德國粒子物理學(xué)研究機構(gòu)德國電子加速器(DESY)任職的安德烈亞斯(Andreas Ringwald)說,“你可以一直提出新的理論,但如果它們只能在100年后才能被驗證,或者永遠得不到檢驗,那這就不是真正的科學(xué),而是元科學(xué)(meta-science,又稱后設(shè)科學(xué))了。”