科学家首次呈现最美数学结构：共248维

新浪科技讯 北京时间1月8日消息，据英国《新科学家》杂志报道，在有关奇特晶体的实验室实验中，一个复杂的与弦理论有关的数学对称形态第一次呈现在真实世界面前，它就是248维对称结构。

　　19世纪晚期，数学家发现了复杂的248维对称结构，被称之为“E8”。这个结构的维数所代表的并不是一个与我们生活的三维空间类似的必要空间，但它们却与数学自由度相符合，每一个维数代表一个不同的变量。

　　20世纪70年代，这种对称形态出现在与弦理论有关的计算中。弦理论是“万有理论”的一个候选者，可能解释宇宙中所有的力，但它仍需要通过实验进行验证。此外，248维对称结构也是2007年由物理学家加勒特·里希提出的另一个万有理论的基础。他将E8称之为“最美的数学结构”。现在，物理学家又在一个截然不同的领域——超低温晶体实验——发现E8。

　　牛津大学的拉杜·科尔迪亚及其同事对一个由钴和铌构成的晶体进行冷冻，使其温度降至只比绝对零度高0.04摄氏度的程度。晶体内的原子排列成长长的平行链。由于一种被称之为“旋转”的量子特性，依附在这些原子链上的电子表现出类似条形磁铁的特性，每一个的指向只能是向上或者向下。

　　在对晶体施加一个强大的5.5特斯拉磁场，与这些电子“磁铁”的方向垂直时，奇怪的事情发生了。链条内旋转的电子会自发地呈现出各种样式，拿3个电子这样一个简单例子来说，它们的方向会是上上下或者下上下以及其它可能性。每一个截然不同的样式拥有与之相关的不同能量。这些不同能量水平的比率显示，旋转电子按照E8对称结构中的数学关系自我调整。

　　现在就职于新泽西州皮斯卡塔韦大学的亚历山大·查莫罗德契可夫在1989年指出，在理论上预测的类似系统能量与根据E8对称结构得出的预期相符合。但其深层次的原因仍旧是一个谜。纽约厄普顿布克海文国家实验室的罗伯特·科尼克表示，事实是：这样一个简单系统——基本上由一维磁铁链构成——应该表现出令人吃惊的负责对称性。

　　科尼克并没有参与这项实验。他在接受《新科学家》杂志采访时说：“面对这个系统，你并不会期望它能够在现实世界出现。能够在现实世界观察到数学世界这个如此怪异的角度真的是一件非常引人注目的事情。”

　　科尼克指出，虽然E8确实在弦理论计算中出现，但在磁晶体实验中观察到这种对称结构并不能为弦理论本身提供任何证据。他说：“事实是，你在这样一个旋转链中看到这个独特的对称结构对于弦理论本身并不意味着什么。这种对称结构存在的意义在于，能够与任何独特的物理学现象分离开来。”出于某种原因，这项实验同样无法为里希提出的立基于E8的万有理论提供任何支撑。

希格斯玻色子和暗物质粒子可能是同一物质

新华网东京１月９日电 日本大阪大学教授细谷裕日前提出一个新理论，认为标准模型预言的希格斯玻色子和充满宇宙空间的暗物质粒子可能是同一种物质。新理论若能得到证实，将在很大程度上改变现有的宇宙理论。

    希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，它被认为是物质的质量之源，也是标准模型预言的６２种基本粒子中唯一仍未找到的粒子。按照现有理论，希格斯玻色子极不稳定，很容易衰变成其他粒子，而充斥宇宙空间的暗物质粒子则十分稳定。

    细谷裕日前在日本一些专业杂志上发表论文指出，宇宙应该不止空间和时间四维，而是有五维以上，各种粒子之间相互作用。从这一假设推论，希格斯玻色子就不会衰变，而可能处于一种不带电荷的稳定存在状态，和暗物质粒子是同一物质。

    欧洲大型强子对撞机的重要任务之一就是在希格斯玻色子衰变之际捕捉这种神秘粒子的踪迹，而如果其像细谷裕理论所说的那么稳定，大型强子对撞机就无法观测到它了。

    据此间媒体报道，细谷裕曾向２００８年诺贝尔物理学奖获得者南部阳一郎描述过他的新理论。南部阳一郎表示，这一理论过去虽无人提出，但具有可能性。

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