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超然的中子实际上会以新的对称方式相互简短地交谈

摘要尽管中子喜欢与质子合作形成原子核,但粒子一直因不愿相互结合而臭名昭著。但根据一项新提出的理论,这些粒子可能会在某些情况下进行交流,

尽管中子喜欢与质子合作形成原子核,但粒子一直因不愿相互结合而臭名昭著。但根据一项新提出的理论,这些粒子可能会在某些情况下进行交流,形成一种新的“非粒子”——这可以为物理学中一种新的对称性提供证据。

芝加哥大学物理学教授 Dam Thanh Son 在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中阐述了这一论点,该研究是他与德国达姆施塔特技术大学的 Hans-Werner Hammer 合着的.

这项新研究的灵感来自哈佛大学教授 Howard Georgi 于 2007 年首次提出的一个想法,他认为可能存在一种超越我们传统物质观念的现象。

“我们周围的一切都是由粒子构成的——空间中一个可以携带能量的局部点——但他的想法是,在自然界中,也许有一些东西可以携带能量,但不那么清晰、更模糊,”孙说。“他开玩笑地称这个概念为‘非粒子’。”

Son 和 Hammer 想尝试应用这个概念来理解原子核中粒子的行为——尤其是更奇特的原子核,它们在宇宙中的剧烈事件(例如恒星爆炸时)中时隐时现。“我们只知道这些奇异原子核的一小部分,”孙说。

为了研究地球上这些奇异的原子核,科学家们在加速器中将重核相互撞击。出来的是一个新的原子核和中子雨。Son 和 Hammer 观察到,随着中子的流出和离开,一些朝着同一方向前进的中子可能会继续相互“交谈”——即使在其他人停止相互作用之后。中子之间的这种持续通信可能构成一个模糊的“单核”,其自身的特性与正常核不同。

为了了解这种模糊性,孙正义说:“这有点像被石头击中和被水流击中的区别。” 两者都携带能量,但形式不同。

在他们的新研究中,Son 和 Hammer 阐述了如何以及在何处寻找加速器中这些“无核”的证据,并对他们戏称为“无核物理学”的领域做出了一般性解释。

科学家们说,这可能是一种称为共形对称的对称性的表现。对称性是现代物理学的基础。它们是即使系统发生变化也会保持不变的共同特征——最著名的是光速在整个宇宙中都是恒定的。

在共形对称中,空间扭曲,但所有角度都保持不变。例如,当绘制整个 3D 地球的 2D 地图时,不可能同时保留所有距离和角度。然而,一些地图,例如 Gerardus Mercator 首先绘制的普通版本,绘制时所有角度都保持正确,但代价是极大地扭曲了极点附近的距离。

“这种共形对称性没有出现在标准物理学模型中,但它确实出现在乔治的‘非粒子’提议中,而且它也出现在这里,”孙说。即使它们之间的距离发生变化,“单核”中每个粒子所携带的能量比例也保持不变。

“这让我感到惊讶,因为对于核物理学而言,这些结果似乎具有一定的普遍性,”孙说。也就是说,与物理学中的许多计算甚至依赖于最微小的细节和数字的准确性不同,“这些数字对细节根本不敏感,”他说。

因为即使缺少一些细节,计算也非常可靠,孙说,如果这个论点得到证实,物理学家可能能够使用这些公式来检查其他计算。

他和哈默还指出,当原子被冷却到超低温时,以及在称为四夸克的奇异粒子中,这种行为可能会发生,由两个夸克和两个反夸克组成。

“研究一个可能对许多物理学领域产生影响的问题很有趣,”孙说。