美因茨大学 信用:CC0公共领域 约翰尼斯·古腾堡大学美因茨卓越中心的理论物理学家正在研究一种理论，这种理论超越了粒子物理学的标准模型，可以回答标准模型必须通过的问题，例如，关于基本粒子质量的等级或暗物质的存在
该理论的核心要素是时空中的一个额外维度
到目前为止，科学家们面临的问题是他们理论的预测无法通过实验来验证
他们已经在本期《欧洲物理杂志》的一篇文章中解决了这个问题
早在20世纪20年代，为了统一重力和电磁力，西奥多·卡鲁扎和奥斯卡·克莱恩推测，除了我们熟悉的三维空间和时间之外，还存在一个额外的维度——在物理学中，这个维度被组合成四维时空
如果它存在的话，这样一个新的维度将会非常小，而且肉眼看不到
在20世纪90年代末，这个想法经历了一次引人注目的复兴，当时人们意识到第五维度的存在可以解决粒子物理中一些深刻的未决问题
特别值得一提的是，斯坦福大学的尤瓦尔·格罗斯曼和当时康奈尔大学的马提亚斯·诺伯特教授在一份被高度引用的出版物中指出，在5维时空中嵌入粒子物理学的标准模型可以解释在大量基本粒子中看到的如此神秘的模式
又过了20年，马提亚斯·诺伯特小组——自2006年以来一直在德国美因茨的约翰内斯·古腾堡大学任教，也是普里西玛+卓越集团的发言人——又有了一个意想不到的发现:他们发现5维场方程预测了一种新的重粒子的存在，这种粒子与著名的希格斯玻色子具有相似的性质，但质量要重得多——重到事实上，它甚至不能在世界上最高能量的粒子对撞机上产生:位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)
“这是一场噩梦”，哲学博士哈维尔·卡斯特利亚诺·鲁伊斯回忆道
D
参与研究的学生说,“我们的理论预测了一种新的粒子，这一想法让我们很兴奋，但是在任何可预见的实验中，似乎都不可能证实这一预测
" 穿越第五维度的弯路 在最近发表在《欧洲物理杂志》上的一篇论文中，研究人员发现了一个解决这一难题的惊人方法
他们发现，他们提出的粒子必然会在已知的基本粒子(我们可见的宇宙)和神秘的暗物质(黑暗部分)之间产生一种新的作用力
甚至在天体物理实验中观察到的宇宙中大量的暗物质也可以用他们的理论来解释
这提供了令人兴奋的新方法来寻找暗物质的成分——实际上是通过在额外维度中迂回前进——并在我们宇宙历史的早期阶段获得关于物理学的线索，那时暗物质产生了
研究小组负责人马蒂亚斯·诺伯特(Matthias Neubert)说:“经过多年对我们理论预测的可能验证的研究，我们现在相信，我们发现的机制将使即将进行的实验能够接触到暗物质，因为普通物质和暗物质之间新的相互作用的性质——由我们提出的粒子介导——可以在我们的理论中得到精确计算。”
“最终——这是我们的希望——新粒子可能首先通过与黑暗部分的相互作用被发现
“这个例子很好地说明了实验和理论基础科学之间卓有成效的相互作用——这是PRISMA+卓越集群的标志
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
