宇宙與粒子
我們生活的這個世界是由各種不同的粒子組成的。上個世紀(jì)，物理學(xué)家發(fā)展出了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，它基于量子理論而建立，描述著行為有悖于直覺的基本粒子（如中微子和夸克），以及它們之間的相互作用。
雖然標(biāo)準(zhǔn)模型極其成功，但它并不完備，而中微子也是第一個展示出超越標(biāo)準(zhǔn)模型跡象的粒子。標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測，中微子是沒有質(zhì)量的，然而中微子振蕩卻明確地告訴我們，它具有非常微小的質(zhì)量。許多物理學(xué)家都對中微子格外感興趣，其中就包括諾貝爾物理學(xué)獎得主謝爾頓·格拉肖（詳見《格拉肖共振》）。今年11月2日，在世界頂尖科學(xué)家宇宙與粒子論壇上，謝爾頓·格拉肖表示：“近一個世紀(jì)以來，中微子一直吸引著我們，也挑戰(zhàn)著我們?！?/p>
另一方面，在過去的一百年中，我們的宇宙觀也發(fā)生了天翻地覆的改變。早在1917年，阿爾伯特·愛因斯坦就將他剛提出來不久的全新引力理論——廣義相對論應(yīng)用在了宇宙學(xué)上。在那之后，基于對廣義相對論的研究，物理學(xué)家不僅認(rèn)識到宇宙是動態(tài)的，也預(yù)言并發(fā)現(xiàn)了像黑洞、引力波這樣的奇異事物。
如今，一個名為“ΛCDM”的宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型得到了廣泛的支持，因為天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙中的大部分能量是以暗能量（與宇宙學(xué)常數(shù)Λ有關(guān)，該常數(shù)是愛因斯坦在1917年為了符合宇宙靜態(tài)的想法，在方程中引入了一個額外的項）和冷暗物質(zhì)（即CDM）的形式存在的。
但暗物質(zhì)和暗能量真的存在嗎？同樣參與論壇的中國科學(xué)院院士蔡榮根認(rèn)為原初黑洞至少部分構(gòu)成了暗物質(zhì)；諾獎得主戴維·格羅斯預(yù)測，暗物質(zhì)的本質(zhì)或許會在十年或二十年內(nèi)被揭開。諾獎得主亞當(dāng)·里斯在論壇上則回顧了暗能量的發(fā)現(xiàn)歷程。2015年，巴里·巴里什等人領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的引力波也打開了探索暗物質(zhì)和暗能量的新窗口。值得一提的是，ΛCDM模型假設(shè)廣義相對論在宇宙尺度仍然是正確的引力理論，但如果有人在大尺度上發(fā)現(xiàn)廣義相對論被違反了，那么我們就需要重新思考暗物質(zhì)和暗能量。
極小的粒子和極大的宇宙看似是兩個極端，但其實它們緊密交織在一起。一些宇宙學(xué)的答案隱藏在粒子物理學(xué)中，一些粒子物理學(xué)的線索則需要從早期宇宙中尋找。五位來自粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)領(lǐng)域的專家，在論壇上帶領(lǐng)著我們共同探尋了兩個極端的趨勢和聯(lián)系。
#創(chuàng)作團隊：
撰文：原原
設(shè)計：雯雯
#圖片來源：
黑洞：EHT
中微子：IceCube/NASA
暗物質(zhì)：ESO/L Cal?ada
引力波：LIGO/T. Pyle
信使：NATIONAL SCIENCE FOUNDATION/LIGO/SONOMA STATE UNIVERSITY/A. SIMONNET
