超越標準模型
耦合常數的統一
自然界的每一種力都有一個「強度旋鈕」——一個數字,說明這種力抓握粒子有多牢。出人意料的是,這些旋鈕並不是固定的:它們的設定會隨你探測時所用的能量而漂移。強交互作用在日常尺度上兇猛,在高能處卻逐漸變弱,而電磁與弱交互作用的強度則緩緩爬升。耦合常數的統一,正是這樣一個引人注目的觀察:當你把這種漂移外推到極其巨大的能量時,這三個數字會朝著同一個值匯聚而去。
漂移本身是扎實、被透徹理解的物理,叫做耦合常數的「跑動」:真空中虛粒子的此起彼落會對一種力進行屏蔽或反屏蔽,使它的有效強度隨距離和能量改變。耐人尋味的是終點。在樸素的標準模型裡,三條跑動的強度曲線在約比大型強子對撞機所及能量高出一萬億倍的地方幾乎相遇,卻以一道可察覺的縫隙彼此錯過。加入超對稱的額外粒子,這三條線會彎折,使它們幾乎交於同一點——這種近乎相遇被許多人視為一條暗示:在它們背後藏著一種單一的、大統一的力。
這件事之所以重要,是因為它是我們關於那些永遠無法直接造機器去觸及的能量處之物理的、少數幾條定量線索之一。誠實地解讀,結論是參半的:超對稱給這次相遇帶來的改善確實誘人,但它依賴於假設我們尚未找到的超夥伴,而統一能量又高到我們無法正面檢驗。這是一個撩人的巧合,而非一個證明。
把三種力的強度對能量作圖:在樸素標準模型裡它們幾乎匯聚卻錯開了;撒進超對稱夥伴後,這三條線會彎折,在約一千億億億電子伏附近幾乎交於同一點。
三種漂移中的力強度,朝著同一個高能數值奔去。
這種「統一」是向遠超任何可設想的機器的能量所做的外推,前提是假設沿途沒有新物理插足。一次近乎相遇是一種暗示,而非一項測量。
又稱
另見