研究宇宙的結構和根本的生成原理的1300多名物理學者在首爾齊聚一堂。這是爲了參加本月4日至11日在首爾江南區Coex舉行的“國際高能物理學學術大會”(ICHEP 2018)。他們對宇宙提出了什麽疑問，又是如何解決這些疑問的？最近，宇宙論和物理學專家們所關注的難題大致可以分爲三種。
○ 最不可思議的宇宙組成粒子—中性微子
有人表示，解釋宇宙結構和運作原理的現存最完美、精巧的理論是“標准模型”。該模型中，除形成宇宙的物質和重力以外的所有力量都由17種基本粒子負責。如果要說其中最不可思議的粒子的話，那就是中性微子(Neutralino)。
中性微子一共有三種，都是在太陽中形成。目前，在我們的身體上每橫豎1厘米的空間，每秒數百億個中性微子會以接近光的速度通過。但是，三種中性微子有時會出現“變身”，具備互相改變種類的奇妙性質。這就是所謂的“中性微子振動”現象。日本東京大學宇宙飛船研究所所長梶田隆章等人經過10多年的觀測後，于20世紀90年代末確認了這一現象的存在，並獲得了2015年諾貝爾物理學獎。
但至今仍有未解之謎存在。梶田隆章表示：“與中性微子的其他性質全都相同，但唯獨電的性質(電荷)相反的粒子。即，‘反中性微子’是否會展現出同樣的振動現象，成爲了最近學術界的話題。”這一現象在闡述爲何宇宙初期反中性微子等反粒子大部分都消失了，而只留下了我們知道的普通粒子時，是非常重要的一點。梶田隆章表示：“觀測並不怎麽難，希望能在幾年內解開謎團。”
○ 暗物質和暗能量的存在
我們目前所看到和接觸到、以及研究的宇宙不到宇宙整體的5%。剩下的95%都是不知道其真實身份，且無法預測的未知的物質和能源。我們將它們稱爲“暗物質(Dark Matter)”和“暗能量(Dark Energy)”。暗物質約占宇宙的27%，是産生強大的重力的根源。據推測，暗物質在宇宙初期對形成銀河或宇宙的構造起到了很大作用。
暗物質的真面目迄今爲止還沒有查明。世界最大的粒子加速器—歐洲粒子物理研究所(CERN)的前所長羅弗迪特•霍伊爾在2012年發現標准模型的最後基本粒子“上帝粒子”希克斯粒子後在接受記者采訪時曾強調表示，“CERN的下一個目標無疑將是暗物質。
理論物理學家們已經提出了幾種候選粒子。最有力的是已故李輝昭博士首次提出概念的“微弱地産生相互作用的重粒子”WIMP、熙大學客座教授金鎮慶理論化提出的“Axion”。包括兩人所在的韓國基礎科學研究院(IBS)在內，多個國家的實驗物理團隊正在進行驗證實驗。
○ 標准模型那邊的“新一代標准模型”
精准解釋宇宙的“幾乎所有的一切”的標准模型被稱爲“人類智慧的金字塔”。但是該模型現在還沒有完成。重力、暗物質、暗能源等難題大部分都無法通過標准模型進行很好的解釋。因此，有關改善這些不足之處的“下一代標准模型”在此次ICHEP中也成爲了十分重要的討論主題。
作爲下一代標准模型候選而最被廣泛研究的“超對稱理論”。根據超對稱理論，可以通過標准模型進行解釋的粒子只有整體的一部分而已，而與其形成對稱的對稱粒子也被追加存在于宇宙之中。將紙張對折，將一半上上染料後再折，就會形成只有方向相反，其他特點都相同的對稱粒子畫，同理粒子也同樣存在著另一半。在這些粒子中部分是暗物質WIMP的候補。在該理論中，希克斯粒子不是一個而是有很多。傳達重力的粒子也包括在內。
若想用實驗直接驗證暗物質、超對稱理論的話，需要花很長的時間。因爲只有在像宇宙初期一樣非常高的能量(高能量)狀態下才有可能。像“大型強子對撞機(LHC)”等現存的最強力的粒子加速器也無法提供如此高的能量。正如莊子所說的“燕雀安知鴻鹄之志(出自《莊子•逍遙遊》)”那樣，居住在低能量領域的我們迄今爲止爲無法全部了解宇宙所蘊含的巨大的秘密。但是在ICHEP，高能物理學家們正在討論科學加速器科學。總有一天人類能自由運用宇宙初期的能量，因爲有希望稍微接近秘密的宇宙的期待的存在。
尹申英=東亞科學記者 ashilla@donga.com
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