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新浪科技訊，據(jù)美國《連線》雜志報道，歐洲大型強子對撞機(LHC)首次對撞實驗不斷帶給人驚喜。上周，緊湊型μ子螺旋型磁譜儀(簡稱CMS)任務(wù)團隊宣布，他們向《物理快報》雜志提交了一篇論文，描述了對某些形式的弦理論的實驗過程。

據(jù)任務(wù)團隊介紹，如果這種形式的弦理論是正確的，大型強子對撞機應(yīng)該可以生成迷你黑洞，不過這些黑洞會瞬間消失，而不是像某些人擔心的那樣吞噬地球。然而，對CMS探測器獲取數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明，黑洞能量衰減的信號顯然并不存在。

何為弦理論

弦理論試圖揭開一個物理學(xué)謎團，即物理學(xué)的兩大理論量子力學(xué)和相對論為何基本上不相容。弦理論假設(shè)四維空間之外還存在額外維度，從而將這兩種理論結(jié)合起來。弦論的一個基本觀點就是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的粒子。這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉弦)，閉弦的不同振動和運動就產(chǎn)生出各種不同的基本粒子。

我們?nèi)庋凼强床坏竭@些閉弦的，因為它們被緊緊包在正常能量難以接近的微小半徑內(nèi)。在一種弦理論中??CMS探測器任務(wù)團隊稱之為ADD模式，因為是阿卡尼?哈米德、季莫普洛斯、德瓦利等三位科學(xué)家提出的??這種統(tǒng)一性具有重力的結(jié)果。通常情況下，重力相比其他力非常微弱，原因就在于，只有在能量是大型強子對撞機的幾個數(shù)量級的情況下，它才能與剩余力達到統(tǒng)一。

但在ADD模式中，重力只是看上去微弱，因為其中一部分被困在剩余維度中，這使得能量降至大型強子對撞機的范圍以內(nèi)。如果一切按照ADD模式預(yù)測的過程發(fā)展，以高于這種界限的能量相撞的粒子應(yīng)該處于小于額外溫度占據(jù)空間的距離內(nèi)。一旦發(fā)生這種情況，它們會感受到全部的重力，立即合并變成迷你黑洞。實際上，由于太小，這個黑洞幾乎經(jīng)由霍金輻射瞬間衰減。

未發(fā)現(xiàn)迷你黑洞能量衰減信號

這種衰減過程同粒子噴射物一樣清晰可見。物理學(xué)家曾表示人們應(yīng)該不會錯過這個過程。但是，我們通常會將別的東西誤以為是黑洞。由量子色動力學(xué)(quantumchromodynamics)主導(dǎo)的相互作用也會產(chǎn)生某種頻率的噴射物，所以，黑洞事件必須在這種背景下顯得“鶴立雞群”。這正是最新分析尋找的結(jié)果。CMS探測器任務(wù)團隊模擬了弦理論和量子理論的噴射物的狀況，以便將其排除在外，從而挽救噴射物事件??這確實涉及到TSA掃描儀評估人員運用的相同建模軟件。

接著，他們利用大型強子對撞機能譜范圍內(nèi)的能量分析通過量子色動力學(xué)產(chǎn)生的背景噴射物水平，這些能量過低，不能產(chǎn)生黑洞。隨后，他們又將分析擴展至黑洞應(yīng)該能出現(xiàn)的能量范圍，了解是否有信號在這種背景下十分明顯。結(jié)果，他們并沒有獲得這方面的發(fā)現(xiàn)。CMS探測器任務(wù)團隊總結(jié)說：“我們可以將3.5至4.5電子伏特最低質(zhì)量下生成黑洞的可能性排除，以在95%的置信水平下評估多維普朗克尺度�！�

這一結(jié)果還對弦理論以外領(lǐng)域的研究意義重大。迷你黑洞不是科學(xué)家預(yù)測能量衰減為噴射物的唯一假定物質(zhì)，所以，缺乏高于背景的信號也對物理學(xué)本身帶來一些嚴重的限制。另一個有利之處是，所涉及的能量完全脫離大型強子對撞機的能力范圍。這樣，即便歷史更悠久的對撞機擊敗大型強子對撞機，生成希格斯粒子，我們顯然也能從大型強子對撞機的實驗中獲取了一些有用的物理學(xué)成就。

與一些報道的截然相反的是，這項研究實驗并不意味著弦理論將走向滅亡，其實只是突出了在這些能量下預(yù)測黑洞的模式。將某些模式排除在外是把可能性縮小的關(guān)鍵一步，大多數(shù)理論概念都有許多可能的模型，弦理論也不例外。實際上，僅存在ADD模式是完全可能的，因為物理學(xué)家正在尋找或能夠在大型強子對撞機中實驗的物質(zhì)。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/999281.html

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