需要新物理学吗？专家建议更新基础物理概念

Josiah02 · 发表于 2024-9-25 17:26:53

有关宇宙形成过程的意外发现再次引发了这样的疑问：我们需要新物理学吗？答案可能会从根本上改变世界各地物理课堂上教授的内容。
南方卫理公会大学和其他三所大学开展的一项研究可在arXiv预印本服务器上查阅，该研究深入探讨了更新基础物理概念的可能性。
新加坡管理大学在分析中发挥了重要作用，利用该大学的高性能计算能力探索可以解释研究结果的不同场景。
“DESI（暗能量光谱仪）的数据与我们已有的数据相结合，是我们迄今为止看到的最精确的数据，它暗示着一些与我们预期不同的事，”这项研究的合著者之一、南卫理公会大学物理学副教授乔尔·迈耶斯解释说。“现在，我们需要弄清楚为什么会这样。”
与迈尔斯一起进行此项分析的还有加州大学圣巴巴拉分校和卡夫利理论物理研究所的理论物理学家纳撒尼尔·克雷格、加州大学圣地亚哥分校的丹尼尔·格林和约翰霍普金斯大学的苏尔吉特·拉金德兰。
DESI 的发现及其令人惊讶的原因
DESI 正在创建我们宇宙的最大、最精确的 3D 地图，提供关键测量数据，使宇宙学家能够计算出所谓的中微子的绝对质量尺度。
这个绝对质量尺度是根据 DESI 所谓的重子声学振荡的新测量结果，加上物理学家从大爆炸的“余辉”（宇宙诞生时）中获得的信息（被称为宇宙微波背景）确定的。
在宇宙的整个演化过程中，中微子的行为影响着大尺度结构的成长，例如我们今天看到的横跨广阔太空的星系团。中微子是宇宙中最丰富的亚原子粒子之一，但它们既神秘又无处不在。物理学家想知道中微子的质量尺度的一个原因是，这可以帮助他们更好地理解宇宙演化过程中物质是如何聚集的。
宇宙学家（研究宇宙起源和发展的人）长期以来一直认为，在 138 亿年的宇宙演化过程中，大量中微子使得宇宙中的物质无法像原来那样聚集在一起。
“但数据并没有像预期的那样抑制物质聚集，反而支持了物质聚集的增强，这意味着宇宙中的物质比人们预期的更加聚集，”迈耶斯说，他的研究领域是理论宇宙学，包括宇宙微波背景、早期宇宙以及与高能和粒子物理的联系。
“解释这种增强可能指出测量中存在一些问题，或者可能需要一些粒子物理学和宇宙学标准模型中未包含的新物理学。”
粒子物理学的标准模型——学生们可能在物理课上学到的模型——长期以来一直是科学家解释物质基本构成要素如何相互作用的最佳理论。迈尔斯说，这次发现的中微子是最新的测量结果，类似于所谓的“哈勃张力”，暗示我们对宇宙的了解可能不如我们想象的那么多。
在他们的研究中，迈耶斯和他的同事研究了物理学家可能需要调整标准模型但又不会完全抛弃它的情景。他们还研究了引入新的物理概念。他们还探索了关键测量的系统误差是否可以解释令人惊讶的 DESI 发现。
可能需要数年时间才能知道研究人员的哪个理论是正确的。但这项研究为未来的研究提供了蓝图。

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