关于生命、宇宙和万事万物的42个终极问题

千人智库 · 公众号 · · 2019-10-20 08:30

正文

根据粒子物理学的标准模型理论，物质和反物质本应在早期宇宙中完全湮灭，只留下光子。可宇宙中物质相对丰富，反物质却很少，这是怎么回事？

暗物质是什么？

我们对星系的观测表明，宇宙约有四分之一是由暗物质构成的，但迄今为止，物理学家尚未探测到任何可以对所观测效应做出解释的暗物质粒子。它会是轴子，是大质量弱相互作用粒子（WIMP），还是某种完全不同的东西？

为什么基本粒子在更高能量级会复制两次？

在标准模型中，有四种主要的基本物质粒子：上夸克、下夸克、电子以及电子中微子。然而，这些粒子各自还有第二代和第三代（即副本），比如粲夸克、奇夸克和渺子，为什么会这样？

粒子的质量源于何处，中微子拥有什么样的质量？

前面提到的四种基本粒子是从哪里获得质量的？科学家认为，基本粒子的质量跟它们与场（比如希格斯场）相互作用的强度有关，但异常现象使得这种简单的解释站不住脚。

在实验室中制备的准晶体Al-Pd-Re

超对称性是否存在？ 为什么跟最基本的（普朗克）能量尺度相比，我们观测到的粒子的能量如此之小？

标准模型无法解释为什么弱核力比引力强出那么多(10,000,000,000,000,000,000,000,000倍)。

基本力的大统一理论是什么？

在大统一理论中，除引力之外的三种基本力（强核力、弱核力、电磁力）是作为一种力的元素结合在一起的，但它们结合的方式仍然是一个谜。

爱因斯坦的相对论和标准场论总是有效的吗？

对称性是指，系统经过变换前后状态保持不变。CPT对称（即电荷正负对称、宇称对称、时间反演对称）从未出现破缺，即使每个粒子都具有这种对称性。CPT对称有可能破缺吗？

我们的宇宙是否稳定？

希格斯玻色子向我们揭示，我们的宇宙只是处在“边缘稳定”的状态，或者正处于向更稳定状态的过渡阶段，过渡前后的宇宙性质将有根本性不同。这里的问题是，我们的宇宙现在是否稳定。

夸克总是被禁闭在它们所构成的粒子当中吗？

一般认为，夸克被禁闭在它们所构成的质子当中，把它们释放出来需要非常大的能量。越来越多的证据表明，夸克必然始终是被禁闭的，但这一点并未得到严格证明。

对于具有基本力（比如强核力）作用的系统，其完整相态图是什么样的？