如何寻找其他尺寸的迹象

我已经您提供了一些 示例 ,说明如何在自然界中表示其他维度 -空间维度,我们甚至都不知道。 但是到目前为止,我还没有解释科学家如何了解他们的存在。

在这里,您可以使用几种基本策略,但是现在,我将集中讨论存在附加维度的一个简单结果。 它具有非常普遍的特征,并导致了研究粒子物理学的策略,该策略与许多研究(包括大型强子对撞机的实验)有关。

我的解释分为两个阶段。 在第一阶段,使用最简单的物理学,我将为您提供直观的理解,简单但不完美(因为其中将不考虑量子力学),并且我将提供部分错误的答案。 在第二步中,我将纠正不准确性,这将需要另外的复杂化,然后您将看到整个答案。

但是在开始解释之前,我会先给您一个答案,以便您了解我需要向您解释的内容。 在这里-有几种方式,您可以理解。

在我们已知之外的任何维度上运动的粒子,看起来像您和我,天真的观察者,他们不知道其他维度,在几种类型的粒子中,每种粒子仅在我们已知的维度上运动,并且两者之间的差异很小,除了群众。

换句话说:如果某种类型的粒子可以在所有维度上移动,那么对于一个不知情的观察者来说,似乎自然界中不仅存在该粒子(仅在其已知的维度上移动),而且还有一整套相关的粒子,即“ KK伙伴”,每个它也沿已知方向移动,与原始粒子略有不同,只是它们会更重。 “ KK”是指Kaluza-Klein理论 ,稍后对此进行了介绍。

假设我们生活在四个空间维度中,其中三个是大的(众所周知),第四个很短(例如我在前面的示例中使用的条的宽度)。 短意味着真正短的距离,小于质子的直径。 将此距离称为L。

现在,假设有一个非常小的非常小的粒子,小于L,它可以在所有四个空间维度上自由移动。 我们还假设存在狡猾的观察者,他们知道该粒子可以在四个维度上移动并且质量为m。 现在,我们将考虑不了解较小空间维度的天真的观察者,他们认为他们生活在三维世界中。 经过图所示的一些实验。 在图1中,我们可以说:“这是一种可以在三个维度上移动的粒子,它的质量为m。 但是,看,另一种类型的粒子也能够在三个维度上移动,它与第一种粒子相似,只是其质量M远大于m。 哇,这是另一种能够在三个维度上移动的粒子,与第一个类似,只是它的质量M'大于M。 另一类粒子,质量M”; 还有更多……”


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质量M,M',M”等由基本质量m和附加空间尺寸的几何形状(特别是M,M',M”等)的组合与L成反比。L越小,M,M', M”等等,找到重型质量控制合作伙伴就更加困难。 而且,出现在质量控制合作伙伴中的质量顺序可以直接指示其他测量的数量,大小和形状。 您可以进行音乐类比-这是由于乐器产生的确切谐波可以给出有关其形状和大小的信息。

例如:如果光子(光的粒子)可以在一个或几个其他维度上移动,例如通道中的船,那么知道其他维度的观察者会将它们描述为在所有维度上移动的无质量粒子(m = 0) 。 但是迄今为止,只有一个无质量的光子可以在三个已知维度中运动的人类科学家才能发现一组类似于光子的重粒子。 附加测量的大小越小,KK光子的质量就越大,打开它们的难度就越大-更精确地讲,它们越重,粒子加速器将需要更多的能量来生成它们。

很可能几种类型的粒子可以在其他维度上运动,在这种情况下,科学家将为每种类型的粒子发现沉重的KK伙伴(见图2)。 少量重粒子的发现类似于一些已知的轻粒子,其质量分布将与图1相似。 分布2将清楚地表明新粒子是QC合作伙伴,并且我们还有一个或多个附加维度。


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这是一个简单的答案:一个既向其他维度移动又向已知方向移动的粒子将通过发现其庞大的质量控制合作伙伴向我们开放。 稍后,我将更准确地描述您如何尝试在实验中建立和开放质量控制合作伙伴。 在下面的文章中,我将描述为什么这个特定答案是正确的-我将给出一个简单而复杂的解释版本。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN409127/


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