我們的世界是如此的豐富多彩,物質(zhì)的種類是如此的繁復(fù)多樣,但宏觀世界所見(jiàn)的一切物質(zhì)都是由微觀結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的。
比如水是由水分子所構(gòu)成的,而水分子又是由氫原子和氧原子所構(gòu)成的,而原子又是由原子核與核外電子構(gòu)成的,就這樣不斷分解下去,最終,所有的物質(zhì)都是由基本粒子所構(gòu)成的。基本粒子是物質(zhì)的最小單位,不可分割,也無(wú)法消滅,根據(jù)目前的物理標(biāo)準(zhǔn)模型,基本粒子的種類一種有61種,也就是說(shuō)世間所有的物質(zhì)都是由這61種基本粒子所構(gòu)成的。
而基本粒子具有一種內(nèi)稟性質(zhì),這種內(nèi)稟性質(zhì)是由其內(nèi)稟角動(dòng)量所引起的內(nèi)稟運(yùn)動(dòng),我們將這種運(yùn)動(dòng)稱之為自旋。而我們可以根據(jù)自旋的不同將基本粒子分為兩大類,自旋為整數(shù)的粒子,我們將其稱之為玻色子,而自旋為半整數(shù)的粒子,我們則稱之為費(fèi)米子。
從基本性質(zhì)上來(lái)講,玻色子與費(fèi)米子是截然不同的,所以物理學(xué)家們一直想找到一種方法將兩類粒子聯(lián)系起來(lái),在這樣的背景下,一個(gè)理論出現(xiàn)了,她就是超對(duì)稱理論。
超對(duì)稱理論是一種能夠?qū)⒉I优c費(fèi)米子聯(lián)系在一起的對(duì)稱性,也是目前能夠?qū)深惲W勇?lián)系起來(lái)的唯一對(duì)稱性理論,但遺憾的是,這種理論只是一種假說(shuō),迄今為止,我們并未能夠在自然界中觀測(cè)到這種對(duì)稱性。所以科學(xué)家們一直寄希望于歐洲粒子物理研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)能夠發(fā)現(xiàn)超對(duì)稱粒子。不過(guò)這是可遇而不可求的,更不是一朝一夕的事情,于是科學(xué)家們開(kāi)始嘗試從不同的角度來(lái)正式超對(duì)稱理論的正確性。從內(nèi)在屬性上來(lái)講,超對(duì)稱理論所描述的對(duì)稱性是自發(fā)破缺的,所以科學(xué)家們開(kāi)始通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找電子的非對(duì)稱性。
該實(shí)驗(yàn)名為“先進(jìn)冷分子電子電偶極矩研究”,是一項(xiàng)跨高校的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程歷時(shí)十年,但最終卻得到了一個(gè)與期望相悖的結(jié)果。
參與實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家們起初是充滿信心的,這股信心一方面來(lái)自于他們對(duì)超對(duì)稱理論的信心,另一方面則是因?yàn)閷ふ译娮拥姆菍?duì)稱性似乎并不是一件困難的事。難道電子不應(yīng)該是圓的嗎?從初中物理課開(kāi)始,我們所見(jiàn)到的電子圖畫不就是圓形的嗎?只是看起來(lái)如此,但我們要明白,世間并沒(méi)有真正的圓,我們平日里所說(shuō)的圓只不過(guò)是多邊形罷了,只要我們將其放大就能夠清晰地看到她的對(duì)稱性破缺,其實(shí)我們根本沒(méi)有必要去看,通過(guò)算不盡的圓周率我們就能夠意識(shí)到這一點(diǎn)。
看起來(lái)只要將電子不斷放大,那么就一定能夠發(fā)現(xiàn)她的對(duì)稱性破缺,然而等待科學(xué)家們的并不是預(yù)想中的結(jié)果,而是一次又一次的失望。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程持續(xù)了10年,在這10年間,隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步以及實(shí)驗(yàn)條件的改善,該實(shí)驗(yàn)所能夠達(dá)到的細(xì)節(jié)水平不斷提高,但最終得出的結(jié)論是,電子是近乎于完美的,她是圓的,而且非常圓,如果非要用一句話來(lái)形容她到底有多么完美,那么可以說(shuō)電子的對(duì)稱性破缺概率不會(huì)超過(guò)十億分之一的十億分之一的十億分之一,也就是說(shuō),即便你把一個(gè)電子放大到與整個(gè)太陽(yáng)系同等的大小,她仍然是圓的,非常圓,圓得完美無(wú)缺。這是一個(gè)對(duì)于超對(duì)稱理論的一次重?fù)簦旧弦呀?jīng)擊碎了人們對(duì)于超對(duì)稱理論的一切幻想。
不過(guò)科學(xué)家們并沒(méi)有放棄希望,因?yàn)槿绻娮诱媸菆A的完美無(wú)缺,不僅是對(duì)超對(duì)稱理論的重?fù)簦彩菍?duì)整個(gè)物理學(xué)的一次重?fù)簟?/p>
人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展源自于基礎(chǔ)理論的進(jìn)步,而基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)就是對(duì)于物質(zhì)的認(rèn)知,如果電子是完美的圓形就意味著人類此前對(duì)于物質(zhì)的認(rèn)知是存在錯(cuò)誤的,那么我們就必須要回到起點(diǎn)重新開(kāi)始認(rèn)識(shí)物質(zhì)。
所以科學(xué)家們繼續(xù)尋找著電子的瑕疵,并計(jì)劃在未來(lái)的五年內(nèi)將實(shí)驗(yàn)的精度再提高10倍,如果還是找不到電子的瑕疵,那么該實(shí)驗(yàn)還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去,直到最終在電子的表面找到微小的對(duì)稱性破缺為止,又或者哪一天歐洲粒子物理研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)忽然發(fā)現(xiàn)了超對(duì)稱粒子,不過(guò)就目前來(lái)看,這種可能性是微乎其微的,她已經(jīng)不能稱之為一個(gè)夢(mèng)想,而是一個(gè)真正的夢(mèng)。