克莱尔·马龙：宇宙中96%的缺失

▶

我们错放了宇宙的构造块，像克莱尔·马龙这样的粒子物理学家正在执行寻找它们的任务。尽管科学家在揭示暗物质和暗能量究竟是什么方面碰了一个"大障碍"，但她解释了质疑我们对自然本身的基本理解如何普遍地引发一种不同、更有意义的视角。

你曾经在电影院摘下过三维眼镜吗？画面看起来模糊不清，很难确切地看到发生了什么。这是因为3D眼镜通过控制每个镜头中使用不同的滤镜看到的光线的颜色，诱使我们的大脑形成三维图像。你可以说，有时从不同的角度看待事物可以使它们看起来更清晰、更容易理解。这正是帮助我进行研究的方法，希望回答我们关于宇宙的一些最基本的问题。

换个语境，我可以看到有些人发现我的声音难以理解，因为我的脑瘫是一个不可逾越的障碍，给TED演讲。即使我看到有沟通困难的人有其他方法与听众交谈，我也可以推迟使用，认为这种干练的电脑化声音没有生命力，会让你们都在五分钟内入睡。或者，我可以把狡猾的英国女性合成的声音看作是要接受的东西，用笑话和笑话来谈论这个话题，有时以糟糕的沟通援助为代价，希望能让你发笑，让你参与我想告诉你的事情。幸运的是，我选择了第二个选项。

我想告诉你什么？我在这里告诉你，我们已经完全错位了整个宇宙的96%，一切都存在。那是很多丢失的袜子。我是一名粒子物理学家，分析瑞士欧洲核子研究中心大型强子对撞机的数据，以回答有关我们宇宙的最基本问题。在学校，我是一个典型的怪胎，只是想完成其他课程进入科学实验室。我现在的工作重点是我认为是上个世纪最伟大的科学研究成果之一。一个科学模型，描述宇宙中所有已知粒子的特性和行为。由于粒子物理学家没有想象力，我们称之为标准模型。对我来说，拥有一个拥有如此强大的力量的模型就像科学在最基本的层面上描述自然一样接近。

当我第一次听说标准模型时，它真的让我大吃一惊，让我有激情专注于物理研究。但我也知道，我必须和同学们一样去思考它们。例如，我必须在考试中证明我理解我被教导的实用技术。由于我的残疾，我没有足够的控制我的手，能够拿起实验室设备，并使用它。所以我必须有效地借别人的手。我练习给我的助手提供非常详细的说明，说明如何使用设备进行实验。从一系列指令的角度看待实验，我必须尽可能清楚地给出这些指令，这确实帮助我进入一种心态，我需要了解我如何能够在我的实践中取得好成绩，我做到了。认识到我能够以不同的方式看待这些问题，帮助我找到坚持掌握科学研究实际方面，而不是让我的身体限制阻止我的坚韧不拔。现在，我对大型强子对撞机的研究涉及我编写了大量代码来分析用于研究标准模型的数据。我决定我希望我的助手键入什么， 因为为自己键入它太慢和费力了。说话和写工作的心态确实略有不同，尤其是当你接受的所有教育都针对那些能迅速把事情写下来的人时。然而，我发现告诉自己，我所做的行动和其他人基本相同，这帮助我理解如何继续追求我对物理学的热情。

现在，你知道我怎么做我的研究。让我们回到我最喜欢的模型， 希望你的这次谈话后， 因为不幸的是， 我们有一个重大障碍。标准模型只描述了宇宙的百分之四。要理解为什么，你必须看看星系的旋转速度有多快。牛顿的法律告诉我们，如果没有其他种类的大规模物质来将他们聚集在一起，他们只会飞散。这个缺失的质量被称为暗物质，我们观察到它占宇宙的23%。那么剩下的呢？那么，宇宙膨胀加速而不是由于引力吸引力而减速的发现，表明存在一种对重力起作用的力量。我们称这种力为暗能量，它占宇宙剩余的73%。标准模型中既没有暗物质，也没有包括暗能量。因此，有惊人的96%的宇宙，我们完全不知道。因此，事实证明，我最喜欢的模型，我认为可以描述宇宙中的每一个粒子，并不像我最初想象的那么全面。那么，是否有方法可以以不同的方式看待标准模型已经描述的粒子，以便发现这些缺失的粒子呢？

你可能会认为，我们会绞尽脑汁设计探测器，可以产生某种照片，这些难以捉摸的粒子，以证明他们在那里。当然， 如果你想找到一些缺少的东西， 这就是你必须采取的一般方法， 对吗？错。实际上，我们只需要接受这样一个事实，即这些缺失的粒子不会与我们的探测器相互作用，无论我们做什么。但这不是游戏结束。同样，我没有放弃自己做实验室实验，而是用别人的手，我们用我们能探测到的粒子来窥探我们认为存在但隐藏的粒子。在大型强子对撞机中，我们加速粒子的速度非常接近光速，以便它们相互撞击并释放出巨大的能量。我们使用质子，这些质子存在于原子中，这些质子构成了我们周围看到的所有物质，包括你和我。然而，当这些质子迎头相撞时，真正有趣的物理学才发生。如此巨大的能量被释放出来，以至于与我们开始的质子有根本区别的粒子被创造出来。这有点像你把两个苹果砸在一起， 期望它们变成完全不同的东西， 比如一堆樱桃。使用极其复杂的探测器，我们能够分辨出已经制造了哪些类型的粒子，但只能知道我们已经知道的类型。

那么，我们如何找到这些其他神秘的粒子呢？幸运的是，自然的基本规律来到我们的救援，使我们能够从不同的角度研究这些粒子碰撞。能量既不能产生也不能破坏，只能转移。如果将碰撞前后的粒子能量相加，您就会发现它们是相等的。我们知道进入碰撞的质子的能量，我们对出来粒子的能量进行了非常敏感的测量。如果这两种能量不相同，警钟开始敲响。也许支撑我们对自然、节约能源的理解的原则之一是不正确的。或者正如大家所希望的那样，丢失的能量可能被躲避探测器的粒子窃取，并可以帮助我们回答当今物理学中一些最基本的问题。

现在，我知道你要问我什么了。你找到丢失的粒子了吗？可悲的是，我们没有。有些人可能认为这是失去希望的一个原因，即我们将永远完全理解宇宙的基本组成部分。然而，我相信，这可能是进行基础物理学最激动人心的时刻，因为我们还有很多事要发现。但是，除了思考一些科学中最令人兴奋的问题外，我发现，从不同的角度看待情况，在个人尺度上应用时，最有意义。它鼓励你在每一个人和情况下寻找积极的一面，无论多么困难，并用它来发挥我们自己的潜力，而且发挥我们周围的人的潜力。我觉得这是我们现在都能从中受益的。这并不总是意味着你会马上找到你要找的东西，或者这很容易。但对我来说，这种心态帮助我走到了今天这个地步，它让我继续前进。纵观今天我们周围的世界，我们被大问题包围着，没有明显的答案。也许通过接受一种新的思维方式，通过真正向不认同我们观点的其他人开放，我们也许能够找到解决我们所有面临的问题的新解决方案。谢谢。