Deep Dive
Shownotes Transcript
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似乎每个新闻周期都充斥着人们挑战法律界限的故事。为了帮助阐明正在塑造我们国家的复杂法律问题，CAFE 汇集了一支由法律专家组成的团队，推出了一个名为……的新播客。
委员会。您将听到前美国检察官乔伊斯·凡斯和芭芭拉·麦克奎德、法律学者雷切尔·巴尔科、前联邦调查局特别探员阿舍尔·曼加帕，当然还有我，伊莱·霍尼格，前检察官和 CNN 高级法律分析师的评论。通过订阅您最喜爱的播客应用程序，每周两次收听《委员会》的评论。那是委员会，C-O-U-N-S-E-L。……
这是无法解释的。我是诺亚·哈森费尔德。上个月，一群科学家发现似乎是物理学基础上的裂缝。在伊利诺伊州巴达维亚的费米实验室进行的实验表明，某种亚原子粒子违反了科学家所写的物理定律。物理学家们感到兴奋，他们说这可能是我们对宇宙理解的一次重大突破。我认为这相当令人难以置信，它们有可能颠覆物理学。
我认为整个物理学界都在关注此事。杰西卡·埃斯基维尔是一位在伊利诺伊州费米实验室工作的物理学家。我们非常非常接近可能存在于标准模型之外的新粒子。
标准模型。这是物理学中最重要的概念之一。因此，标准模型试图编目宇宙的所有构成要素。我喜欢解释它的方式是，它有点像元素周期表。元素周期表列出了宇宙中所有类型的原子。但即使是这些原子也由更小的东西构成。
原子由电子、质子和中子构成。长期以来，我们认为就是这样。物理学家认为他们已经触底了。然后我们又挖掘了一些，并意识到质子和中子实际上是由称为夸克的更多物质构成的。它们是宇宙的构成要素。物理学家发现电子也不能分解成更小的部分，因此它们也被算作构成要素。
然后随着时间的推移，他们开始发现原子外的一些更奇怪的粒子，这些粒子也不能被分解。你有电子的较重表亲，μ子，以及像中微子这样的奇怪东西。因此，这些是构成标准模型的粒子类型。我们已知的宇宙的基本构成要素。
但是物理学家仍在寻找更多。为此，他们需要在标准模型中找到新粒子可以容纳的漏洞。我们现在正处于可能已经找到一个漏洞的阶段。这一切都与一种称为μ子的标准模型粒子奇怪的摆动有关。你听说过μ子吗？
没有。μ子有点像不太稳定的电子版本。你怎么拼写它？M-U-O-N。这些奇怪摆动的μ子可能会改变物理学的未来。这就是为什么它如此令人兴奋。它暗示着我们以前从未见过的事情。打开那个标准模型。帮助我们打开那个标准模型。打开它。让我听到新的声音。
好的，杰西卡，你在费米实验室进行的这个μ子实验可能指向标准模型中的这个漏洞。那么这意味着标准模型不完整吗？
我的意思是，我们已经知道它不完整有一段时间了。我们不断戳它的原因是试图找出漏洞在哪里。我们知道它不完整的一个主要原因是，我们知道引力的概念，并且在描述引力概念的标准模型中没有……
粒子或力载体。但我们知道它存在，对吧？因为苹果从树上掉下来，而我没有从座位上飘起来。好的，一个差距可能是一个粒子来帮助解释引力。是的。但是，当我们观察实际存在的每件事时，
标准模型只包含所有事物的 5%。其余的是暗物质和暗能量。我们仍然没有弄清楚这如何融入我们的理论以及如何融入我们的标准模型。因此，我们知道有很多问题存在。而且我们知道有很多东西存在，但我们无法将其融入我们的
这个标准模型。那么，这个μ子实验究竟是如何指向标准模型中的漏洞或填充该漏洞的新粒子的呢？因此，μ子 g-2 实验实际上是对我们称之为进动频率的东西进行非常精确的测量。这实际上意味着我们将大量μ子射入非常非常精确的磁场
我们看着它们跳舞。它们跳舞？是的。
当μ子进入磁场时，它们会进动或像旋转的陀螺一样旋转。为什么μ子跳舞？所以发生的一件非常奇怪、量子化的、科幻的事情是，当你在真空中或空旷的空间中时，它实际上并不是空的。它充满了这种翻滚的、沸腾的虚拟粒子海洋或……
随时随地自发地出现和消失的虚拟粒子。因此，当我们将μ子射入这个真空时，它们不仅仅是在我们的磁铁中四处移动的μ子。这些虚拟粒子会不断出现和消失，并改变μ子的摆动方式。等等，对不起，这些不断出现和消失的虚拟粒子究竟是什么？
因此，虚拟粒子，我喜欢将它们视为实际粒子的幽灵。所以，你知道，我们有光子会不断出现和消失，它们就像在那里，但实际上并不在那里。我认为对这种量子力学怪异性的一个很好的描述是蚁人。
哦，不。漫威电影？所以有一个场景是他缩小到量子领域。当你缩小，当你缩小，当你缩小。一切似乎都在摇摇晃晃，有些东西在那里，但实际上并不在那里。永远消失了。
这有点像虚拟粒子。这只是我们习惯看到的粒子的暗示，但它们实际上并不存在。它们只是不断出现和消失，并扰乱事物。
因此，量子力学说存在这些虚拟粒子，就像我们已经在标准模型中知道的幽灵粒子一样，不断出现和消失。它们撞击μ子，使它们摆动？是的。但是，理论物理学家知道这一点。他们已经提出了一种非常好的理论，说明μ子将如何根据哪些粒子不断出现和消失而发生变化。
因此，我们特别知道所有这些粒子中的每一个粒子是如何相互作用的。
彼此之间以及在磁场中，他们根据我们已经知道的知识建立他们的理论。那么标准模型中有什么？明白了。因此，即使有这些不断出现和消失的虚拟粒子，只要这些粒子是我们已知的粒子，例如标准模型中粒子的版本，那么物理学家就可以精确预测它们将如何使μ子摆动。那么发生了不同的事情吗？预测不准吗？所以……
我们刚刚揭示的是，精确测量与μ子在磁场中应该如何摆动的理论预测不符。它的摆动方式不同。我们的想法是，你不知道是什么导致它产生额外的摆动，所以它可能是一些尚未被发现的东西？标准模型之外的东西？是的，就是这样。那么这会破坏标准模型吗？
我在很多标题中都看到过。不，我认为我不会说标准模型被打破了。我的意思是，我们已经知道它缺少东西很长时间了。所以，并不是说那里存在的东西没有按照它应该工作的方式工作。只是我们在向标准模型添加更多东西。
就像过去科学家向元素周期表添加更多元素一样，即使在当时，他们也有位置，对吧？他们知道应该在哪里放置一个元素，但他们还没有能够看到它，或者他们还没有能够创造它。我们现在基本上处于这样的状态，我们知道我们有标准模型，但我们缺少东西。所以我们有一些我们试图填补的漏洞。好的。
好的，我想在休息后尝试找出可能填补这些漏洞的东西。但在我们离开之前，还有一个重要的科学问题。如果你不得不猜测μ子跳舞的歌曲是什么，你会说什么？这是一个非常好的问题。我对此有完美的答案。告诉我。是《摇摆舞》这首歌。《摇摆舞》这首歌。宝贝摇摆，宝贝摇摆，宝贝摇摆，宝贝摇摆。宝贝摇摆，宝贝摇摆，宝贝摇摆，宝贝摇摆，宝贝摇摆，摇摆。
接下来，所有这些摆动可能指向什么。物理学家以前从未见过的新的东西。对无法解释的支持来自 Greenlight。有孩子的父母告诉我，时间过得快得多。在你意识到之前，你的孩子已经长大了。他们有自己的信用卡，却不知道如何使用它。
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无法解释。无法解释，我们回来了。在上半部分，我们讨论了这些摆动的μ子，它们的摆动幅度之大，以至于科学家认为它们指向了一些全新的东西。标准模型之外的粒子，这张包含构成宇宙的所有物质的图表。
我想尝试找出这种新粒子可能是什么，所以我打电话给纳辛·沙阿。我是韦恩州立大学物理学和天文学教授。为了安全起见，我想确保这些微小的μ子上的微小额外摆动不可能是某种错误。就像，也许他们只是测量错了，或者也许有人把咖啡洒在粒子加速器上了。哈哈！
不，我们确定。纳辛非常确定，因为最近的μ子实验与科学家之前在另一个名为布鲁克海文实验室的粒子对撞机上进行的实验相符。20 年前，我们在布鲁克海文进行了这项实验，我们知道，我们设置了这些μ子，让它们在磁场中四处移动，我们观察了它们的摆动程度。
结果表明，它们的摆动似乎比应该的要多一点。结果令人兴奋，但他们并不确定。您确实需要非常小心，例如，如果您没有考虑过某些事情会影响您进行的实验测量，这就是为什么您总是、总是需要验证的原因。
这就是设置费米实验室μ子 g-2 实验的全部原因。新的实验、新的探测器、新的位置，所有这些都是为了看看他们是否仍然可以获得额外的μ子摆动。确保原始实验可以复制，并且第一个实验不仅仅是咖啡洒了。因此，您希望不会在同一个地方洒同样的咖啡。
结果与布鲁克海文的结果非常一致。所以我们非常确定的是，实验中没有搞砸
在实验中。目前仍在讨论一些极其复杂的数学问题。但纳辛说，无论如何，一些奇怪的事情可能正在发生。没错，没错。这就是为什么我认为我发现现在正在发生的事情非常令人兴奋，对吧？因为有些事情正在某个地方发生，对吧？所以就像，好吧，我们必须去寻找它在哪里。
现在，希恩重点介绍了三种解释，值得讨论一下是什么导致了这种额外的μ子摆动。首先，有一种叫做轻夸克的东西，这将是我们以前从未见过的新的粒子。然后是超对称性，这将为我们提供一整套新的粒子。最后，还有一种可能性是，我们还没有发现一种全新的力。因此，选项一。轻夸克。轻夸克是可以与μ子和夸克相互作用，甚至可以将μ子变成夸克的粒子。
物理学家在理论上讨论过这些，但这种额外的摆动可能是它们真实存在的标志。或者摆动可能是选项二超对称性的标志。我真的很喜欢超对称性。它说，对于每个标准模型粒子，都需要有一个我们称之为超伙伴的粒子与之相关联。
它被称为超对称性，因为它赋予标准模型中的每个粒子一个几乎相同但并不完全相同的镜像粒子。所以它实际上是一个存在已久的想法。我们一直在寻找
这种理论的迹象有一段时间了，我们还没有看到任何东西。但我个人仍然认为这是最引人注目的故事之一。如果发现这些粒子，那将是巨大的。它将基本上使我们标准模型中的粒子数量翻倍。这些新的超伙伴已经有一些非常棒的名字了。我们决定在名字前面加上一个 S 来命名所有超伙伴。
例如，电子必须有一个选择子和一个μ子，其与之相关的粒子为超μ子。
我最喜欢的是夸克，它将是夸克的超对称伙伴。我们有非常严肃的、非常专业的研讨会、座谈会和讨论，所有这些名称都包含在内。但超对称性不仅仅是好笑的名字。这些超对称模型的好处是，它们带有一个粒子，它实际上可以成为暗物质候选者。
因此，如果这种μ子摆动导致我们发现超对称性，那么超对称性可能会导致我们发现暗物质粒子。对。
所以这是选项二：一整套新的粒子。选项三变得更加奇怪。还有第三个方面，例如，一种额外的力。不仅仅是一种新的粒子或一组新的粒子，而是一种全新的力。一种类似于我们尚未发现的电磁力的东西。这可能会使μ子摆动得如此厉害。所以除了我们的电磁力
和弱力和强力之外，也许还有一种我们不知道的额外力。
这种新的力也会伴随着它自己的新粒子。它们是耦合在一起的，因为通常新的力也会伴随着新的力载体。对吧？就像，你知道，电磁力，对吧，那是电力，是由光子、光来介导的。对吧？交换光子是介导力的方式。因此，选项三，这种新的力及其新的粒子，可能会使μ子摆动。
所以如果你有一种新的力，那么这可能会导致某种轻微的摆动。好的，深呼吸。我们有这三种可能性来解释额外的μ子摆动。它可能是由轻夸克（这种新的粒子）、超对称性（一整套新的粒子）或我们尚未发现的新力引起的。
费米实验室实验中这种摆动的μ子，就像面包屑线索一样。我们有这三种想法，可能是什么造成了这些面包屑。所以下一步是科学家们试图弄清楚整个面包可能是什么。我们必须做的是找出这种面包屑的成分。对吧？它上面撒了一点肉桂吗？或者是一些香草？所以你说，好吧，这让我想到了一种具有这种特性的粒子。
如果存在一种具有这种特性的粒子，我应该能够进行这个实验并能够直接产生它。从本质上讲，科学家需要继续进行更多实验，以尝试沿着每一条路径前进，看看这些面包屑是否会导致面包。我们实际上现在正在进行许多不同的实验。
对吧？实际上正在以不同的方式研究所有这些不同类型的理论。这是一个持续动态的过程。这个持续的动态过程就在边缘，只是窥视着未知的新粒子、新力和新物理学。
看，你真的需要知道轻子或轻夸克是什么吗？可能不是。但所有这一切都意味着物理学家仍在试图弄清楚我们的宇宙是由什么构成的。费米实验室的实验可能只是指向了正确的方向。我希望如此。我真的很希望如此。纳辛并不是唯一一个抱有希望的物理学家。
我已经从事粒子物理学大约 15 年了，有很多事情来了又走了。而这真的是第一件出现并留下的东西。所以说实话，我甚至真的不知道在这种情况下该如何感受。我们接受的训练总是要非常怀疑。这是第一次，就像，哦，我们将如何回应这种意想不到的事情？我们正在追逐新的物理学，我们如此接近，我们可以品尝到它，这……
这是未知的。就像第一口非常好的饼干一样，你知道接下来的几年我们会再吃一口，我们对宇宙有很多不了解的事情。你知道，μ子是怎么回事？超对称性是怎么回事？暗物质如何融入这一切？宇宙为什么是这样的？我们为什么是这样的而不是其他方式？
我认为人们有一种与生俱来的愿望，想要了解我们是谁，我们来自哪里，以及我们在世界上的位置。我认为有很多不同的方法可以回答这个问题，无论是通过故事、音乐还是电影。但我认为，通过物理学，我们实际上可以窥视宇宙的核心。令人兴奋的是，这可能会给我们一些线索，让我们了解真正发生了什么。而且我正在做的工作
将来可能会出现在教科书中。人们可以学习 G-2 在发现暗物质粒子方面所起的作用。就是这样。仅仅想到这一点就让我不寒而栗。
感谢我们刚刚听到的所有物理学家。所以那是杰西卡和纳辛，还有布伦丹·基伯格、普里斯卡·库什曼、布莱恩·肖维特、杰西卡·缪尔、莎拉·德默斯和罗多尔夫·卡普德维拉。本集由我和伯德·平克顿制作和联合报道，由布莱恩·雷斯尼克和梅雷迪思·霍德诺特编辑。我们有来自诺姆的音乐，以及来自克里斯蒂安·阿亚拉的声音设计和混音。
曼迪·阮回顾了这一集。丽兹·凯利·尼尔森是 Vox 音频的副总裁。
杰西卡和纳辛在本集中谈到了对暗物质粒子的搜寻。但如果你想了解更多关于这方面的信息，你可以查看我们的第一集，因为它完全是关于这项搜索的。我们有物理学家在矿井底部寻找粒子，也在试图在深空中寻找它。这一集叫做《宇宙的大部分都消失了》。
如果你想听听在上半场节目中听到的 Mewon 歌曲的独立版本，请注册我们的时事通讯。我们会在那里提供链接。你可以在 vox.com/unexplainable 上这样做。请、请、请、请随时将您的想法发送至 [email protected]。阅读并尝试回复您所有的电子邮件。
此外，如果您喜欢这个节目，请告诉您的朋友，或者在您收听的任何地方给我们留下评分或评论，因为无论您做什么，当您做这些事情时，它都会帮助我们找到新的听众，我们非常感谢您。与此同时，《无法解释》是 Vox Media 播客网络的一部分，我们将在下周三回到您的订阅源。