五種希格斯粒子以外的「奇異粒子」

隨著科學家宣布他們發現了希格斯粒子，由於沒有徹底證實該粒子的存在，科學界圍繞希格斯粒子的存在與否進行了持續的爭論，最近一個時期的爭辯氣氛比過去更濃厚，許多物理學家表達了一些失望的情緒。所有的新發現粒子的特徵信息指明了希格斯粒子的存在，而希格斯粒子的重要性在於它能進一步證實標準模型理論，這個有著100年長久歷史的理論解釋了構成宇宙物質組成微小粒子。

一些物理學家仍然希望，通過大型強子對撞擊（LHC）和其它物理設施的實驗手段來尋求突破標準模型局限性的途徑，他們希望實驗的結果能夠改變目前粒子物理學思維方式的震撼性影響，能夠揭示在宇宙中潛藏的粒子，它們從引力子到伴W粒子，下面列舉了五種在希格斯粒子以外的奇異粒子，它們的存在有可能在今後的物理實驗中獲得證實。

1， 伴膠子（gluinos）、伴W粒子（winos）、光微子（photinos）

如果證實了超對稱理論的正確性，那麼根據該理論的推導，我們可以獲得十多個有待發現的新粒子，根據超對稱理論的解釋，每一個基本粒子都有一個配對的潛在粒子，它們之間構成了「粒子對」。標準模型有兩種類型的基本粒子，一種是玻色子，它是力的傳遞者、或形成力的媒介，其中包括了膠子和引力子等；另一種是費米子，它含有質量、或它是物質的載體，其中包括夸克、電子和中微子等，印第安納大學的物理學家波林·蓋格農在博客文章中對基本粒子的分類進行了解讀。

按照超對稱理論的解釋，每一種費米子與一種玻色子形成配對的組合，反之亦然，每一種玻色子與一種費米子形成配對的組合，根據這種邏輯可以推斷，膠子（一種玻色子）有它的對應物——伴膠子(gluinos），W粒子有它的對應物——伴W粒子（winos），光子有它的對應粒子——光微子(photinos、或伴光子)，以此類推，希格斯粒子有一個它的對應粒子——伴希格斯粒子(Higgsinos)。

（圖片顯示希格斯粒子、或者希格斯玻色子可能的發現過程，科學家通過日內瓦的大型強子對撞擊的實驗有可能發現了希格斯粒子，這種發現也許意味著我們宇宙不可避免地走向毀滅，質子與質子碰撞後產生的粒子顯示出這種新的粒子與希格斯粒子相互一致的特徵。）

到目前為止，通過大型強子對撞機的實驗沒有證實超對稱理論的這種預測，物理學家沒有發現這些難以捉摸的粒子的行蹤，紐約哥倫比亞大學的數學物理學家彼得·沃特明確指出，這些粒子未必存在，超對稱理論本身可能有缺陷。2012年，物理學家發現了一個極為罕見的粒子，它被稱為B.S、或B—Sub—S介子，該粒子的壽命很短，將兩個以近光速飛行的質子進行迎面對撞，在短暫的時間內產生了B.S介子，這種存在幾率非常低的介子符合標準模型的定義，物理實驗的事實說明，如果有任何超對稱粒子的存在，那麼該粒子將比最初期待的粒子重了很多。超對稱理論的一個弱點是它設定了大約105個「自由參數」，如此多的參數說明，物理學家對新發現粒子的尺寸和能量沒有很好地確定它們的界限，科學家不能確認在什麼地方尋找這些新的粒子。

2， 中輕微子（或中性伴子，Neutralinos）

超對稱理論預測過空間的中輕微子，它不帶電荷，它的存在能夠解釋宇宙學的一大懸疑——暗物質，科學家認為暗物質佔據了宇宙物質的大部分，只能通過它施加的巨大引力來間接地探測暗物質的存在。按照印第安納大學的物理學家蓋格農的解釋，超對稱理論預測了除伴膠子以外的一種混合了所有力的攜帶者的粒子體（混合體），從中創造出一種中輕微子粒子。

中輕微子在早期灼熱的宇宙中形成，它留下了足夠的以暗物質方式存在的痕迹，我們今天可以通過暗物質的拉動作用真切地感受到它強有力的存在，科學家以一種前所未有的巨大熱情來搜索它存在的蛛絲馬跡。通過使用伽瑪射線和中微子（Neutrino）望遠鏡，科學家希望最終搜索到在宇宙空間的一些區域「堆得滿滿」的暗物質，例如：在太陽和銀河系的中心。物理學家最近宣布了「大科學」計劃，在國際空間站安裝的粒子接收器也許發現了暗物質的證據，具體的發現細節沒有公布出來。

3，引力子

引力子和引力波的物理特性困惑了晚年的愛因斯坦，也一直困擾著從那時以來的物理學家，愛因斯坦和後來的物理學家孜孜不倦地探求，希望建立一種單一的理論，為自然界的物質和力創造一種「大統一理論」，該理論既能解答微觀世界的力的作用規律，也能解答宏觀世界的力的作用定律。愛因斯坦的「統一夢」沒能變為現實，而之後興起的「新物理學」極有可能實現他的夢想。愛因斯坦的相對論很好地解釋了引力，該理論卻難以解釋粒子的量子行為；粒子物理學很好地解釋了粒子的量子行為，卻不包含對引力的有效解釋。

如何用量子物理學來解釋引力現象？物理學家提出了引力的粒子概念，這種理論假想的粒子被稱為引力子，它非常微小，沒有質量，它能夠釋放引力波，從理論推測上說來，每一個引力子能夠釋放對宇宙物質的拉動作用，然而，很難從引力作用中發現引力子的存在，探測引力子極其困難，這是因為引力子和物質的交互作用極其微弱。

運用現有的技術來直接探測幽靈般的引力子幾乎不可能，，科學家一直沒有找到引力子，這是物理學的不幸，然而，物理學家沒有灰心喪氣，他們發明了搜索引力波的工具，激光干涉儀引力波天文台（LIGO）用以測量引力波，它是一種時空結構的波動現象，通過使用先進的探測儀器，物理學家至少可以間接地揭示引力子的存在。

4，非粒子（Unparticle）

科學家最近發現了一種奇異粒子的行蹤，他們將這個「來無影、去無蹤」的詭秘粒子稱之為非粒子，該粒子能夠揭示自然界的「第五種力」，它屬於已知四種基本力之外的「第五元素」，該粒子能夠解釋，在一個遠程的距離範圍，兩個自旋轉的粒子能夠發生「不可思議」的交互作用現象，在一個短程的距離範圍，自旋粒子的交互作用普遍存在。非粒子在小的尺度上形成一種結合力，它聚集和排列了在磁場和金屬體中的電子旋，然而，粒子在遠程距離上表現的交互作用令人難以捉摸。

物理學家正在地幔層搜索非粒子的痕迹，大量電子在地幔層形成堆積的現象，非粒子可能和地球磁場形成了「牢不可破」的結合，如果磁場與非粒子的「聯盟」出現輕微擾動，那麼這種結合的一致性的少許變化也許能夠顯示非粒子存在的一絲絲蹤跡。

5，變色龍粒子

物理學家設想了一個更難以捉摸的粒子，這個被稱為變色龍的粒子似乎含有一種可變的物質成分，如果證實了這個變化無常的粒子，那麼它的存在方式可以幫助我們很好地解釋暗物質和暗能量的相互關係。2004年，物理學家描繪了一種假想的力，它的大小表現為一個變數，變化特性取決於環境參數，在物質密度大的環境，諸如：地球、太陽，變色龍粒子由於受到物質緊固度的影響，它將會釋放弱一些的力，反之，在物質密度小的環境，它將會釋放強一些的力。

變色龍粒子的獨特性說明，在宇宙早期物質分布緻密的環境，它的作用力變得弱小；而在宇宙膨脹的演變之中，由於星系間的距離不斷擴大，物質密度不斷地隨之下降，它的作用力在時間進程中會變得更為強大。物理學家設想，用光子在強磁場產生衰變的方法來尋找變色龍粒子存在的證據，到目前為止沒有發現任何的線索，然而，尋找變色龍粒子的物理實驗沒有停止。

（編譯：2013-3-19）

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