物理學中最大的想法之一就是所有已知力,粒子和相互作用都可以在一個框架中連接的可能性。弦論可以說是“萬物理論”的最著名的提議,它將我們對物理宇宙的理解聯(lián)系在一起。
盡管數(shù)十年來在整個物理學界流傳著許多不同版本的弦論,但很少有實驗測試。但是,使用NASA錢德拉X射線天文臺的天文學家現(xiàn)在已經(jīng)在這一領域邁出了重要的一步。
通過搜尋星系團簇(宇宙中由重力結(jié)合在一起的最大結(jié)構),研究人員得以尋找許多弦理論模型預測應該存在的特定粒子。雖然由此產(chǎn)生的未檢測并不能完全排除弦理論,但它確實對該思想家族中的某些模型造成了打擊。
英國劍橋大學的克里斯托弗·雷諾茲(Christopher Reynolds)表示:“直到最近,我還是不知道X射線天文學家在弦理論方面能帶來多少好處,但我們可以發(fā)揮重要作用。”研究。“如果最終發(fā)現(xiàn)了這些粒子,它將永遠改變物理學。”
雷諾茲和他的同事正在尋找的粒子稱為“軸心”。這些尚未發(fā)現(xiàn)的顆粒應具有極低的質(zhì)量。科學家們不知道精確的質(zhì)量范圍,但是許多理論都具有軸突質(zhì)量,范圍從電子質(zhì)量的百萬分之一到零質(zhì)量。一些科學家認為,軸可以解釋暗物質(zhì)的奧秘,暗物質(zhì)占了宇宙中絕大多數(shù)物質(zhì)的比重。
這些超低質(zhì)量粒子的一個不尋常的特性是,當它們穿過磁場時,有時可能會轉(zhuǎn)換成光子(即光包)。相反的情況也適用:在某些條件下,光子也可能轉(zhuǎn)換為軸。切換發(fā)生的頻率取決于他們進行此轉(zhuǎn)換的難易程度,換句話說,取決于其“可轉(zhuǎn)換性”。
一些科學家已經(jīng)提出了種類更廣泛的超低質(zhì)量粒子,這些粒子的性質(zhì)類似于軸。軸在每個質(zhì)量上將具有單個可轉(zhuǎn)換值,但是“軸狀顆粒”在相同質(zhì)量下將具有一定范圍的可轉(zhuǎn)換性。