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在物理學的背景下，隔離是一種被提議的方法，通過這種方法，某些粒子和力可以被限製在額外的維度上，防止或最小化它們與構成標準模型的粒子和力的相互作用，它是由理論物理學家麗莎·蘭德爾和拉曼·桑德朗共同開發的，它可以解決粒子物理中的一些主要問題，特別是通過打破超對稱性來解決所謂的“層次問題”，在避免另一個被稱為“味道破壞”的問題的同時，物理學家們長期以來一直在尋求一種統一的理論，將自然的四種力量——電磁力、強弱核力結合起來，以及引力，以及解釋所有基本粒子的性質。任何這樣的理論都必須解決的大問題是廣義相對論與量子理論和標準模型的明顯不相容性。弦理論，物質的最基本單位，如電子和誇克，它們被認為是極其微小的，一維的，弦狀的實體，這是對這種理論的一種嚐試。這一理論已經發展成M理論，在這種理論中，弦可以延伸成漂浮在更高維空間中的二維和三維“膜”，被稱為“體積”。除了將重力引入圖片中所涉及的問題外，標準模型本身也存在一個問題，即所謂的層次問題。簡單地說，層次問題集中於為什麼引力比其他自然力弱得多，但是它也涉及到一些假設的力攜帶粒子的質量的預測值，這些粒子之間有著巨大的差異有一個假設粒子，特別是希格斯粒子，被預言是相對輕的，而似乎來自虛擬粒子的量子貢獻必須使其質量更大，至少沒有特別程度的微調。大多數物理學家認為這是極不可能的，因此一些基本原理是試圖解釋這種差異。超對稱理論（SUSY）提供了一種可能的解釋。它指出，對於每一個費米子（或物質形成的粒子），都有一個玻色子（或攜力粒子），反之亦然，因此標準模型中的每個粒子都有一個超對稱的夥伴或“超級夥伴”由於沒有觀察到這些超配位，這意味著對稱性被打破，超對稱性隻存在於非常高的能量下。根據這個理論，層次問題通過虛粒子和它們的超夥伴的質量貢獻抵消，消除了在標準模型。然而，超對稱性有一個問題。形成誇克等基本物質的粒子有三代或“口味”，質量不同。當超對稱性被打破時，似乎會發生一係列相互作用，其中一些會改變這些粒子的口味。因為相互作用不是實驗觀察到的，任何超對稱性破壞的理論都必須包含一種機製來防止所謂的味道破壞。這就是隔離的原因。回到三維膜漂浮在更高維的物體上的概念，有可能將超對稱性破壞與標準模型中粒子和力所在的膜分離開來超對稱破壞效應可以通過能夠在體內移動的載力粒子傳遞到標準模型膜上，但在其他情況下，標準模型粒子的行為方式與未破壞的超對稱性中的相同。體積中的粒子可以同時與對稱破缺膜和標準模型膜相互作用，從而決定可以發生什麼樣的相互作用，而且可能排除了我們沒有觀察到的味道變化的相互作用。如果引力子——假設的攜帶重力的粒子——起到了這個作用，這個理論就很有效了。與其他許多與弦理論和M理論有關的觀點不同，似乎可以對孤立超對稱性進行測試。它預測了玻色子的超伴子的質量，這些粒子是在大型強子對撞機（LHC）所能達到的能量範圍內。如果這些粒子被大型強子對撞機（LHC）觀測到，它們的質量可以與預測相匹配。然而，截至2011年，大型強子對撞機的實驗未能在預期出現的能量下探測到這些超級夥伴，這一結果似乎排除了最簡單的SUSY版本，盡管不是更複雜的版本。即使SUSY被證明是錯誤的，對於物理學中的其他問題和謎團來說，隔離的思想可能仍然有有用的應用

發表於 2020-09-18 09:41
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分類：科學教育

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