夸克三種,按照不同的味,可以分為上夸克,下夸克;粲夸克,奇異夸克;底夸克,頂夸克,按照不同的色,可以分為紅、綠、藍三色,夸克有六味,每味三色,再加上各自對應的反粒子,總共36種不同狀態的夸克。
再加上輕子,電子e,μ子,τ子,以及各自的中微子和它們的反粒子,共十二種。
這就是標準粒子模型中所展現的61種基本粒子。
迄今為止,幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。在標準模型所預言的61種粒子種,W玻色子、Z玻色子、膠子、頂夸克及魅夸克未被發現前,標準模型已經預測到它們的存在,而且對它們性質的估計非常精確。
然而,盡管標準模型具有強大的預測能力,但它未能回答五個關鍵問題。
第一個問題,為什么中微子有質量?
標準模型中的三個粒子是不同類型的中微子。標準模型預測,就像光子一樣,中微子應該沒有質量。
然而,科學家們已經發現,這三個中微子在運動時是振蕩的,或者是相互轉化的。這一壯舉之所以成為可能,唯一的原因就是中微子具有靜質量。
不過這個問題在惰性中微子發現以后,已經可以得到解答。
第二個問題便是,什么是暗物質?
天文學家們在觀測星系自轉時發現,星系的旋轉速度比他們理論上的速度快得多,但按照可見物質的引力,這些星系旋轉得如此之快,本應該把自己撕裂的。
那么唯一的解釋,就是存在一些我們看不見的東西,給了這些星系額外的質量,從而產生了引力。
這便是暗物質,暗物質被認為占宇宙物質的27%,但它不包括在標準模型中。
龐學林所提出的最新的惰性中微子理論,將會成為暗物質的有力候選者!
第三個問題,那就是為什么宇宙中有這么多物質?
當一個物質粒子形成時——例如,在大型強子對撞機的粒子碰撞中,或者在另一個粒子衰變中——它的反物質對應物通常會伴隨而來。當等量的物質和反物質粒子相遇時,它們會相互湮滅。
科學家們認為,當宇宙在大爆炸中形成時,物質和反物質應該是等量產生的。然而,某種機制阻止了物質和反物質以它們通常的方式完全毀滅,我們周圍的宇宙被物質所主宰。
標準模型無法解釋這種不平衡。許多不同的實驗正在研究物質和反物質,以尋找改變天平的線索。
第四個問題,為什么宇宙膨脹在加速?
在科學家們能夠測量宇宙的膨脹之前,他們猜測宇宙在大爆炸之后迅速開始膨脹,然后隨著時間的推移,開始變慢。然而,令人震驚的是,實際觀測表明,宇宙的膨脹不僅沒有減速,反而還在加速。
天文學家最新測量表明,宇宙中的星系正在以每秒45英里的速度遠離我們。相對于我們的位置,每增加一個百萬分之一秒,也就是320萬光年的距離,速度就會增加一倍。
這一速率被認為來自于一種無法解釋的時空特性——暗能量,它正在把宇宙推開。它被認為占宇宙能量的68%。
暗能量同樣游離于標準模型之外。
最后一個問題,是否存在與重力有關的粒子?
標準模型不是用來解釋重力的。這第四種也是最弱的自然力似乎對標準模型解釋的亞原子相互作用沒有任何影響。
但理論物理學家認為,亞原子粒子引力子可能以光子攜帶電磁力的方式傳輸引力。
假如龐學林能夠在標準模型的基礎上提出新的物理學框架,非但有望解決這五大難題,其在物理學上的歷史意義,也將絲毫不亞于牛頓、愛因斯坦這兩位神級人物!