奇异的世界

 宇宙与粒子 

我们生活的这个世界是由各种不同的粒子组成的。上个世纪，物理学家发展出了粒子物理学的标准模型，它基于量子理论而建立，描述着行为有悖于直觉的基本粒子（如中微子和夸克），以及它们之间的相互作用。

虽然标准模型极其成功，但它并不完备，而中微子也是第一个展示出超越标准模型迹象的粒子。标准模型预测，中微子是没有质量的，然而中微子振荡却明确地告诉我们，它具有非常微小的质量。许多物理学家都对中微子格外感兴趣，其中就包括诺贝尔物理学奖得主谢尔顿·格拉肖（详见《格拉肖共振》）。今年11月2日，在世界顶尖科学家宇宙与粒子论坛上，谢尔顿·格拉肖表示：“近一个世纪以来，中微子一直吸引着我们，也挑战着我们。”

另一方面，在过去的一百年中，我们的宇宙观也发生了天翻地覆的改变。早在1917年，阿尔伯特·爱因斯坦就将他刚提出来不久的全新引力理论——广义相对论应用在了宇宙学上。在那之后，基于对广义相对论的研究，物理学家不仅认识到宇宙是动态的，也预言并发现了像黑洞、引力波这样的奇异事物。

如今，一个名为“ΛCDM”的宇宙学标准模型得到了广泛的支持，因为天文学家发现，宇宙中的大部分能量是以暗能量（与宇宙学常数Λ有关，该常数是爱因斯坦在1917年为了符合宇宙静态的想法，在方程中引入了一个额外的项）和冷暗物质（即CDM）的形式存在的。

但暗物质和暗能量真的存在吗？同样参与论坛的中国科学院院士蔡荣根认为原初黑洞至少部分构成了暗物质；诺奖得主戴维·格罗斯预测，暗物质的本质或许会在十年或二十年内被揭开。诺奖得主亚当·里斯在论坛上则回顾了暗能量的发现历程。2015年，巴里·巴里什等人领导发现的引力波也打开了探索暗物质和暗能量的新窗口。值得一提的是，ΛCDM模型假设广义相对论在宇宙尺度仍然是正确的引力理论，但如果有人在大尺度上发现广义相对论被违反了，那么我们就需要重新思考暗物质和暗能量。

极小的粒子和极大的宇宙看似是两个极端，但其实它们紧密交织在一起。一些宇宙学的答案隐藏在粒子物理学中，一些粒子物理学的线索则需要从早期宇宙中寻找。五位来自粒子物理学和宇宙学领域的专家，在论坛上带领着我们共同探寻了两个极端的趋势和联系。

#创作团队：

撰文：原原

设计：雯雯

#图片来源：

黑洞：EHT

中微子：IceCube/NASA

暗物质：ESO/L Calçada

引力波：LIGO/T. Pyle

信使：NATIONAL SCIENCE FOUNDATION/LIGO/SONOMA STATE UNIVERSITY/A. SIMONNET