令人费解的新多元宇宙情景可以解释奇怪的希格斯玻色子特征

当大型强子对撞机的研究人员在 2012 年发现难以捉摸的希格斯粒子时，它是粒子物理学的一个里程碑。它解决了一个非常棘手的问题，验证并允许粒子物理学的标准模型成立。

但是，就像新发现的情况一样，虽然有些问题得到了巧妙的回答，但有些问题却出现了。而对于希格斯玻色子来说，其中一个问题就是它的质量。根据预测，这个粒子应该比它的 125 千兆电子伏重大约三倍。

我们不确定为什么它不重，但一篇新论文提出了一个有趣的解决方案。根据法国巴黎萨克雷大学的物理学家 Raffaele Tito D'Agnolo 和欧洲核子研究中心的 Daniele Teresi 的说法，如果在大爆炸时期，宇宙由许多宇宙组成——一个多元宇宙，这个问题就可以解决。

物理学家的计算不仅解决了希格斯玻色子的质量，还解决了标准模型中看似无关的问题：在结合形成所有正常物质的基本粒子的强力中保持对称性。

该团队的模型将宇宙作为众多宇宙开始。这个多元宇宙中的每个宇宙对于希格斯玻色子都有不同的质量——有些很重，有些很轻。

然后，物理学家计算了这些宇宙将如何随着时间的推移而演化。他们发现，具有较重希格斯玻色子的宇宙变得不稳定，并在“大紧缩”中迅速坍缩，在几分之一秒内。

希格斯玻色子较轻的宇宙幸存下来。在这种情况下，我们的宇宙可能是灾难性的多元宇宙挤压的唯一幸存者，具有非常轻的希格斯玻色子。

在这种模式下，出现了一些奇怪的东西。强力是宇宙的基本力量之一。它将称为夸克的基本粒子结合成质子和中子，然后将这些质子和中子结合成原子核。因此，这对于一切事物的持续存在非常重要。

描述强力的理论称为量子色动力学。在大多数量子色动力学模型下，强原子力不需要符合所谓的电荷奇偶对称性或CP 对称性；但出于某种原因，他们确实这样做了。这被称为强CP问题。

D'Agnolo 和 Teresi 发现对称的强相互作用也有助于防止紧缩。因此，强力中的轻希格斯玻色子和 CP 对称性的结合可能有助于我们的宇宙在其他人眨眼不存在时的长期生存。

当然，这一切都是非常理论化的，这只是对希格斯玻色子质量的众多可能解释之一。但它提供了探索途径，帮助解决我们宇宙中其他一些未解之谜。

“我们的模型之所以脱颖而出，是因为它简单、通用，而且它同时解决了这两个看似无关的难题，” Teresi 说。“它预测了旨在寻找暗物质或中子和其他强子中的电偶极矩的实验数据中的独特特征。”

探测希格斯玻色子并不是一件容易的事，因为它在衰变为质量较小的粒子之前的寿命约为 0.7 亿分之一秒。物理学家试图了解研究这些质量较小的粒子的希格斯玻色子，但这是一项艰苦的工作。

未来的实验工作应该允许测试团队的理论，因为他们的工作还预测了新粒子的存在。大型强子对撞机将于2019 年初关闭进行升级后，将于今年晚些时候再次启动。看看会发生什么会很有趣。