物理学家提出希格斯玻色子“门户”以帮助解释暗能量

时间：2021-09-07 12:25:12 来源：

一项新发表的研究探索了最近发现的希格斯玻色子如何为物理学提供可能的“门户”，这将有助于解释暗能量的某些属性。

当代粒子物理学和宇宙学最大的谜团之一就是为什么暗能量（显着地控制宇宙的能量密度）具有非常小的（但不为零）值的原因。这个值是如此之小，可能比基础物理学所预期的要小120个数量级。

迄今为止，解决这一问题（通常被称为宇宙学常数问题）的理论家尚无法解决。

现在，两位物理学家–亚利桑那州立大学的劳伦斯·克劳斯和路易斯安那州拉斐特大学的詹姆斯·登特–建议最近发现的希格斯玻色子可能为物理学提供一个可能的“门户”，这可以帮助解释神秘的黑暗的某些属性。能量，并帮助解决宇宙常数问题。

Krauss和Dent在他们的论文“希格斯跷跷板机制作为暗能量的来源”中探讨了希格斯粒子与可能的新粒子之间可能存在的微小耦合，该耦合可能与传统上称为“大统一尺度”的尺度有关。也许比质子的大小小16个数量级，自然界中三种已知的非引力可能会汇聚成一个单一的理论-可能导致希格斯场之外自然界中还存在另一个背景场会为精确对应于观察到的能量密度的正确比例的空空间贡献能量密度。

该论文于8月9日在线发表在《物理评论快报》上。

当前对宇宙的观察表明，它正在以加速的速度膨胀。但是，不能仅凭物质来解释这种加速。将能量放在空的空间中会产生排斥力，该排斥力与物质所产生的吸引力相反，包括暗物质，而暗物质被推论为主要控制所有星系的质量，但并不直接与光相互作用，因此只能是由其引力影响估算。

由于这种现象以及在宇宙中观察到的现象，人们认为这种“暗能量”占宇宙总能量密度的70％，而可观测物质仅占2％至5％。 25％左右来自暗物质。

目前尚不了解这种暗能量的来源以及其大小与空空间中推断的能量大小相匹配的原因，这使其成为当今粒子物理学中最主要的突出问题之一。

亚利桑那州立大学地球与空间探索与物理学院的基础教授，亚利桑那州立大学起源项目主任克劳斯说：“我们的论文在解决这个问题的一个方面取得了进展。”“现在已经发现了希格斯玻色子，它通过很小的可能的混合和耦合到可以在这些尺度下工作的新标量场，为在更高能量尺度上的物理学提供了可能的'门户'。”

“我们证明，最简单的小混合与电弱物理所处比例的比例有关，并且可能存在大统一比例，这可能对当今的真空能量做出贡献，其精确的数量级正好可以说明所观察到的情况。黑暗能量”，克劳斯解释说。“我们的论文证明，在对粒子物理学的标准模型进行非常简单的扩展的情况下，至少可以自然地产生非常小的能量规模。”

克劳斯说，虽然在理解暗能量的起源方面有可能取得进展，但该结构只是朝着了解其奥秘的方向迈出了一步。

他说：“为什么标准模型的已知物理学无法为空空间贡献更大能量的更深层问题仍未解决，”他说。

出版物：劳伦斯·克劳斯（Lawrence M. Krauss）和詹姆士·B·登特（James B. Dent），《希格斯跷跷板机制为黑暗能量的来源》，物理。莱特牧师111，061802，2013; 10.1103 / PhysRevLett.111.061802

研究报告的PDF副本：希格斯锯机制作为暗能量的来源

图像：Shutterstock的大型强子对撞机中的粒子碰撞

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