太阳中微子缺失之谜

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 该文本探讨了太阳中微子缺失问题,这一现象挑战了我们对恒星物理学的理解。
  • 文中提及了一些推测性理论,例如存在两个宇宙(如“镜像宇宙”或孪生宇宙),以解释这一现象。
  • 为支持这些观点,文中引用了物理学家及相关理论,如超弦理论和宇称不守恒。

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太阳中微子缺失之谜。

...在经典广义相对论中,人们默认宇宙仅由一个“膜”构成。然而,有些人指出,我们并没有必要认为宇宙必须是这种单一结构。

甚至更进一步。

太阳核心发生的核聚变反应以以下两种形式释放能量:

  • 光子 —— 中微子。

...中微子与物质的相互作用极弱,因此能毫无阻碍地离开太阳。而以光子形式存在的能量则艰难地向太阳表面、色球层传播,经历反复的吸收与再发射,并借助恒星内部的对流过程。当这些能量抵达色球层时,便以光子的形式被释放。

...因此,地球上我们接收到的,是经过延迟后的光子与中微子。直到最近,人们还无法测量中微子流,尽管每秒钟有十亿个中微子穿过我们身体的每一立方厘米,几乎无一例外。

...对中微子流的测量揭示了一个令人困惑的事实:我们探测到的中微子数量仅约为预期值的一半。这就是著名的“太阳中微子缺失”——太阳中微子的缺失。如果某天我们无法为这一现象提供解释,那么我们对太阳(乃至恒星)动力学的所有理解都将崩塌。

...在我最近出版的、由阿尔班·米歇尔出版社发行的著作《我们失去了宇宙的一半》中,第一部分我曾写道,我们对恒星运行机制的理论认识已被视为令人满意。但随着科学的发展,在下一本著作中,我必须增加一个章节,标题为:

我们失去了太阳中微子的一半。

...一些理论物理学家感到震惊,另一些则感到欣喜。因为这首次真正暴露了量子力学的缺陷。我们必须重新审视这一问题。

一个宇宙,还是两个?

目前有哪些前沿的假说?

两个重要参考文献:
R. Foot 和 R.R. Volkas,《物理评论D》,第52卷,第11期,1995年12月1日
Z.G. Berezhiani 和 R.N. Mohapatra,《物理评论》,第52卷,第11期,1995年12月1日

...Foot 和 Volkas 认为,宇宙由两个“区域”构成:我们所在的区域,以及一个“镜像区域”,即与我们镜像对称、手性相反的区域(即“P对称”)。因此,聚变释放的能量不仅涉及“经典中微子”,还涉及“镜像中微子”——即属于第二个“区域”的中微子(包括电子型、μ子型和τ子型中微子,以及它们的反粒子)。“区域”、“膜”、“层”——这些词在语义上是同义的。

...我们的宇宙并不对称。它存在所谓的“宇称破缺”现象。某些“右旋”反应的进行速率,与它们在镜像中的对应反应并不相同。经典参考文献:
T.D. Lee 与 C.N. Yang,《物理评论》,104卷,254页(1956年)

...Foot 和 Volkas 通过假设宇宙存在一个“镜像宇宙”来“对称化”宇宙,即在镜像宇宙中,宇称破缺以相反方向发生。顺便说一句,我们还构建了一个模型,其中中微子拥有“小兄弟”——即满足CPT对称性的粒子,该模型基于群论。

...参见:“J.P. Petit 与 P. Midy:通过群在其动量空间上的共伴随作用实现反物质的几何化。” 3:孪生群。[网站:几何物理学B,1-3],1998年。

...还有一个促使人们考虑两个宇宙而非一个宇宙的问题,即我们宇宙中缺乏原始反物质。通常,宇宙在最原始的状态下,正如史蒂文·温伯格所言,是由“各种辐射”构成的。光子产生粒子-反粒子对,这些粒子迅速相互吸引并湮灭(例如电子与正电子,因带相反电荷而相互吸引)。因此,原始宇宙(犹太人所说的“混沌”)是一个高度湍流的混合体,辐射不断转化为物质-反物质,又不断反向转化。随着宇宙膨胀,光子能量下降,已不足以再产生这些“敌对兄弟”对。于是宇宙迅速“去物质化”。十三秒后,一切尘埃落定。问题来了:我们为何存在?为何这种湮灭并未彻底完成?答案:尚无定论。

...因此,安德烈·萨哈罗夫(Andrei Sakharov)发表了若干论文,他是最早提出:或许并非只有一个宇宙,而是两个宇宙同时诞生的人。

A. Sakharov:《CP破坏与宇宙的重子不对称性》。《扎伊特·费特·皮斯马》5:32-35(1967);英文译文《JETP快报》5:24-27(1967)
A. Sakharov:《多膜宇宙学模型》。莫斯科应用数学研究所预印本,1970年
A. Sakharov:《时间矢量反演的宇宙学模型》。《扎伊特·费特》79:689-693(1980);英文译文《苏联物理JETP》52:349-351(1980)
A. Sakharov:《基本粒子的拓扑结构与CPT不对称性》。载于《理论物理问题》,纪念I.E.塔姆,莫斯科:Nauka出版社,1972年,第243-247页

...细节:在这两个宇宙中,时间箭头是相反的。在某些论文中,安德烈·萨哈罗夫还提出,这两个“孪生宇宙”也可能是镜像对称的。

...另一种思路来自超弦理论。该理论由施瓦茨(加州理工学院)、格林(伦敦玛丽女王学院)以及诺贝尔奖得主阿卜杜斯·萨拉姆(特里斯特理论物理中心主任,伦敦帝国理工学院教授)提出。

...出发点是群论与E8 × E8模型。参考文献:“超弦:万物理论吗?” PC.W. Davis 与 J. Brown,剑桥大学出版社,1988年。

约翰·施瓦茨:
第二个E8对称性对应于另一种物质,通常被称为“影物质”(shadow matter)。由这种物质构成的物体对我们而言完全不可见。

迈克尔·格林:
这些理论的一个重要预测是:存在一种我们无法直接观测的新物质类型,但它们会通过引力与我们的物质发生相互作用。尽管这些“影物质”粒子之间也能通过其他力相互作用。

阿卜杜斯·萨拉姆:
从超弦理论中,我们推导出一种与我们宇宙镜像对称的“宇宙”,但它只能通过引力与我们的宇宙发生联系。有趣的是,这个宇宙决定了我们宇宙中超对称性如何被打破,并可能为我们揭示各种粒子质量的特殊数值提供线索。

...但目前这些设想仍停留在理论层面。超弦理论本身也尚未取得突破。

...尽管如此,我们该如何描绘两个紧密交织、仅通过引力相互作用的宇宙呢?可以想象两组玩家,各自佩戴滤光镜,因此无法看到对方的棋子。但每组玩家仍能推测对方棋子的存在,尤其是当它们靠近时,落在一个“柔软的棋盘”上:

...物质棋子(在黑格上移动)看不见属于“幽灵棋局”的皇后,但能通过其在棋盘上造成的曲率(即引力)察觉到它的存在。详见下文:

../../../bons_commande/bon_global.htm

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