揭示自然界对称性和物理规律

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1、 探索物质深层次结构探索物质深层次结构和宇宙极早期演化和宇宙极早期演化揭示自然界的对称性和物理规律揭示自然界的对称性和物理规律 (Yue-LiangWu)(Yue-LiangWu)(ITP-CAS)2008.4.151主要内容主要内容对称原理与物理规律对称原理与物理规律l自然界中的对称性自然界中的对称性l物理学中的对称性物理学中的对称性l粒子物理中的对称性粒子物理中的对称性CPCP对称性和对称性和CPCP破坏破坏l研究研究CPCP破坏的重要性和科学意义破坏的重要性和科学意义l重要的科学问题、理论预言和实验验证重要的科学问题、理论预言和实验验证lCP破坏位相的起源破坏位相的起源、新的物理唯象、新

2、的物理唯象粒子物理和宇宙学粒子物理和宇宙学l粒子物理和宇宙学面临的挑战粒子物理和宇宙学面临的挑战l实验上的挑战实验上的挑战（LHC，BEPCII/CLEOC,Planck，)对称原理和统一理论对称原理和统一理论l最大对称化的最小统一模型最大对称化的最小统一模型(MSMUM)l自然界最基本问题的探讨自然界最基本问题的探讨总论和展望、统一和呈展总论和展望、统一和呈展l爱因斯坦和爱因斯坦和统一场论的探索统一场论的探索2一、对称一、对称原理与物理规律原理与物理规律杨振宁教授：杨振宁教授：“二十世纪物理学的二十世纪物理学的主旋律是：量子化、对称性和相因子主旋律是：量子化、对称性和相因子”李政道教授李政道

3、教授:“二十一世纪物理学的二十一世纪物理学的 挑战是：夸克禁闭，对称和对称破缺挑战是：夸克禁闭，对称和对称破缺”周光召教授周光召教授:“对称性和对称破缺是世对称性和对称破缺是世界统一性和多样性的根源界统一性和多样性的根源”3自然界中出现的对称自然界中出现的对称自然界充满了各种对称性自然界充满了各种对称性例如：许多动物的例如：许多动物的左右对称性、太阳的转动左右对称性、太阳的转动对称性、海星的五重对称对称性、海星的五重对称性、雪花的六重对称性、性、雪花的六重对称性、4日常生活中呈现的左右对称性日常生活中呈现的左右对称性泰姬陵泰姬陵5生命起源：对称破缺的DNA 在生命起源过程中，在生命起源过程中，

4、左右镜像对称破缺左右镜像对称破缺.6艺术上：对称破缺美的代表作艺术上：对称破缺美的代表作7物理学中的对称性物理学中的对称性（OxfordDictionaryofPhysics)OxfordDictionaryofPhysics)l对称性是指一个系统的一组不变性对称性是指一个系统的一组不变性(Thesetofinvariancesofasystem)l数学上，利用群论来研究对称性。数学上，利用群论来研究对称性。l自然界的许多对称性本身就是物理的，例如分子自然界的许多对称性本身就是物理的，例如分子的转动与反射、晶格的平移。的转动与反射、晶格的平移。l对称性可以是分离的（具有有限的数目）对称性可以是

5、分离的（具有有限的数目）例如：八面体分子的转动，例如：八面体分子的转动，也可以是连续的（具有无限的数目）也可以是连续的（具有无限的数目）例如例如:原子或核子的转动。原子或核子的转动。l对称性可以是更一般的和抽象的，例如：对称性可以是更一般的和抽象的，例如：CPT不不变性（变性（粒子粒子-反粒子变换、左右镜像变换和时间反反粒子变换、左右镜像变换和时间反演对称性），以及与规范理论相关的对称性演对称性），以及与规范理论相关的对称性8对称性的性质对称性的性质l物理学的重要任务之一物理学的重要任务之一：揭示宇宙世界所具有的各种类型的对称性揭示宇宙世界所具有的各种类型的对称性l对称性的分类：对称性的分类：

6、l空间对称性：空间对称性：对空间性质进行变换所对应的对称性对空间性质进行变换所对应的对称性l时间对称性时间对称性：对时间性质进行变换所对应的对称性对时间性质进行变换所对应的对称性l内部对称性内部对称性：与时间和空间相独立的变换所体现的：与时间和空间相独立的变换所体现的对称性对称性l内部对称性：内部对称性：整体对称性和局域对称性整体对称性和局域对称性9对称破缺对称破缺 (OxfordDictionaryofPhysics)OxfordDictionaryofPhysics)l对称性破缺是指：一个多体系统的基态或对称性破缺是指：一个多体系统的基态或相对论量子场论的真空态所具有的对称性相对论量子场论

7、的真空态所具有的对称性比定义这个体系的拉格朗日量或哈密顿量比定义这个体系的拉格朗日量或哈密顿量所具有的对称性小的情形。所具有的对称性小的情形。l在固体物理中，抗铁磁性和超导就是例子在固体物理中，抗铁磁性和超导就是例子l在粒子物理中，电弱统一模型是相对论量在粒子物理中，电弱统一模型是相对论量子场论中对称性破缺的重要例子子场论中对称性破缺的重要例子10对称破缺与对称破缺与Goldstone 定理定理 (OxfordDictionaryofPhysics)OxfordDictionaryofPhysics)l与对称性破缺相关的一个结论是与对称性破缺相关的一个结论是Goldstone定理：它是指在定理

8、：它是指在具有连续对称性破缺的相对论量子场论中必然存在无质量的具有连续对称性破缺的相对论量子场论中必然存在无质量的粒子粒子Goldstone玻色子。玻色子。l在固体理论中，在固体理论中，Goldstone玻色子是集团激发。玻色子是集团激发。l规范对称性的破缺是规范对称性的破缺是Goldstone定理的一个例外，定理的一个例外，例如：电弱统一模型中的例如：电弱统一模型中的Goldstone玻色子成为有质量的玻玻色子成为有质量的玻色子，即：色子，即：Higgs玻色子。玻色子。l在多体理论中，长程力也给出一个类似的不同于在多体理论中，长程力也给出一个类似的不同于Goldstone定理的例子，定理的例

9、子，Higgs玻色子是一个非零能隙的激发。玻色子是一个非零能隙的激发。lGoldstone定理当时是在定理当时是在Gell-MannLevy、周光召、周光召1960年年提出提出PCAC（轴矢量流部分守恒）后，对赝标量（轴矢量流部分守恒）后，对赝标量 介子的介子的特殊性质研究中，特殊性质研究中，于于1961年提出的一个重要定理年提出的一个重要定理11(=High Energy Physics(=High Energy Physics 高能物理高能物理 =Quantum Field Theory=Quantum Field Theory 量子场论量子场论 )ElementaryParticlePh

10、ysics基本粒子物理基本粒子物理QuantumMechanics量子力学量子力学SpecialRelativity相对论相对论+=tHooft粒子物理学中的对称性粒子物理学中的对称性Symmetry对称性对称性+12粒子物理学中的对称性粒子物理学中的对称性l在粒子物理学中，可以说，在粒子物理学中，可以说，对称性决定了相互作用对称性决定了相互作用l爱因斯坦的狭义相对论爱因斯坦的狭义相对论：由：由Poincare群群结构所决定的结构所决定的描述时间与空间对称性的理论。时间延缓与描述时间与空间对称性的理论。时间延缓与长度收缩可以由对称性和四维不变量来理解长度收缩可以由对称性和四维不变量来理解l粒子

11、物理标准模型：粒子物理标准模型：四种基本力由规范对称性决定四种基本力由规范对称性决定lU(1)xSU(2)xSU(3)xSO(1,3)确定了对称群与相互作用的强度以后，确定了对称群与相互作用的强度以后，力的所有的行为特征基本就确定了。力的所有的行为特征基本就确定了。l电磁相互作用：电磁相互作用：U(1)对称性决定的规范理论对称性决定的规范理论.U(1)对称对称性可想象为一个在平面上转动的圆的对称性性可想象为一个在平面上转动的圆的对称性13对称性与守恒律对称性与守恒律l对称性导致守恒律对称性导致守恒律如：为何过去和现在事物运动的规律是相同如：为何过去和现在事物运动的规律是相同的，那是因为运动规律

12、在时间平移的变动中的，那是因为运动规律在时间平移的变动中能够保持不变，也就是它具有时间平移的对能够保持不变，也就是它具有时间平移的对称性。称性。时间平移对称性导致能量守恒定律时间平移对称性导致能量守恒定律。l守恒定律在物理中占有非常重要的位置守恒定律在物理中占有非常重要的位置很长时间内物理学家认为对称性和守恒定律是很长时间内物理学家认为对称性和守恒定律是最美的，也是绝对的，不会受到破坏。自然界最美的，也是绝对的，不会受到破坏。自然界出现的非对称现象不反应事物运动的基本规律出现的非对称现象不反应事物运动的基本规律14大统一理论的对称性大统一理论的对称性l根据对称原理，构造具有更大对称性的根据对称

13、原理，构造具有更大对称性的统一理论统一理论：SU(5)、SO(10)、l最近理论研究发现，世界的基本结构和最近理论研究发现，世界的基本结构和相互作用可能都来源于某种高维时空的相互作用可能都来源于某种高维时空的局域对称性局域对称性15粒子物理中的对称破坏粒子物理中的对称破坏左右镜向对称（宇称）破坏左右镜向对称（宇称）破坏：1956年，李政道和杨振宁发现在微观世界中，左右镜向对称年，李政道和杨振宁发现在微观世界中，左右镜向对称遭到弱相互作用的破坏，科学界才认识到，一些基本规律在遭到弱相互作用的破坏，科学界才认识到，一些基本规律在一定条件下也存在对称破缺。一定条件下也存在对称破缺。弱相互作用弱相互作

14、用的的SU(2)_L对称性自发破缺：对称性自发破缺：粒子物理弱电统一模型中，中间玻色子、夸克和轻子质量的粒子物理弱电统一模型中，中间玻色子、夸克和轻子质量的起源、夸克之间混合的起源；没有对称破缺，宇宙到处充满起源、夸克之间混合的起源；没有对称破缺，宇宙到处充满了无质量的以光速运动的粒子。世界会变得很单调。了无质量的以光速运动的粒子。世界会变得很单调。面临的挑战之一：面临的挑战之一：但模型预言的但模型预言的Higgs粒子还没有找到，对称破缺机制并没有得粒子还没有找到，对称破缺机制并没有得到验证，成为粒子物理研究的重要方向。欧洲日内瓦建造到验证，成为粒子物理研究的重要方向。欧洲日内瓦建造LHC对撞

15、机的主要目的之一。对撞机的主要目的之一。16QCDQCD动力学自发对称破缺动力学自发对称破缺Y.B.DaiandY-L.Wu,Euro.Phys.J.C39s1(2004)17QCD手征动力学对称破坏手征动力学对称破坏强相互作用中强相互作用中 近似整体对称性近似整体对称性SU(3)_L x SU(3)_R：上夸克质量上夸克质量（up-quark)m_u 5 MeV 下夸克质量下夸克质量 (down-quark)m_d 7 MeV质子质量质子质量(p uud):m_p 980 MeV 2m_u+m_d 17 MeV中子质量中子质量(n udd)：m_n 980 MeV m_u+2m_d 19 M

16、eV动力学自发破缺：夸克凝聚动力学自发破缺：夸克凝聚动力学夸克质量：动力学夸克质量：m_u m_d m_q 320 MeV m_p m_n 3 m_q 980 MeV 18二、二、CPCP对称性和对称破缺对称性和对称破缺 CP对称性即：正粒子对称性即：正粒子反粒子、左右镜像反反粒子、左右镜像反演的对称性演的对称性,它涉及到空它涉及到空间和物质的基本对称性间和物质的基本对称性 CP对称性和破缺对称性和破缺一直是一直是粒子物理学家探索自然粒子物理学家探索自然界基本规律的前沿领域界基本规律的前沿领域反粒子反粒子粒子粒子右手性右手性左手性左手性 通过通过CPCP变换相互转换变换相互转换 正反粒子和左右

17、镜像正反粒子和左右镜像19CPCP对称性和对称破缺对称性和对称破缺 19571957年，李政道杨振宁发现年，李政道杨振宁发现中性中性K0介子衰变的弱相介子衰变的弱相互作用的互作用的宇称宇称(P)(P)反演反演对称性破坏对称性破坏，获，获诺贝尔诺贝尔物理奖物理奖 这样的间接这样的间接CP破坏既可以由破坏既可以由弱相互作用引起，弱相互作用引起，也可由也可由 新的超弱相互作用新的超弱相互作用 (superweakinteraction）引起。）引起。1964年年,Cronin和和Fitch由于发现了由于发现了CP（正粒子反正粒子反 粒子、左右镜像反演的联合对称性）破坏，而荣获粒子、左右镜像反演的联合

18、对称性）破坏，而荣获 1980年的诺贝尔物理奖。年的诺贝尔物理奖。而而Cronin和和Fitch所发现的所发现的 CP破坏是由中性破坏是由中性K0介子和它的反粒子之间的混合所介子和它的反粒子之间的混合所 引起的，通常被称为引起的，通常被称为间接间接CP破坏破坏（用（用描述）描述）20宇宙演化大爆炸大爆炸物质物质反物质反物质 为何当今的世界只有物质？为何当今的世界只有物质？CP CP 对称原理要求对称原理要求 物质数量物质数量 =反物质数量反物质数量表明表明CPCP对称在大爆炸过程中破缺对称在大爆炸过程中破缺21研究研究CP破坏的重要意义破坏的重要意义 不不同同的的夸夸克克和和轻轻子子用用“味味

19、”量量子子数数来来描描述述，由由六六味味夸夸克克和和六六味味轻轻子子作作为为物物质质的的基基本本组组元元而而建建立立的的粒粒子子物物理理标标准准模模型型被被称称为为二二十十世世纪纪理理论论物物理理最最重重要要的的成成就就之之一一。但但模模型型中中的的CP破坏破坏是人是人为为地放地放进进去的去的，它的起源并不清楚。，它的起源并不清楚。怎样才能区分怎样才能区分CP破坏是由破坏是由弱相互作用还是由第五种超弱弱相互作用还是由第五种超弱 相互作用引起，成为粒子物理研究的重大课题相互作用引起，成为粒子物理研究的重大课题 CP破坏作为解释宇宙中物质破坏作为解释宇宙中物质-反物质不对称的一个必要反物质不对称的

20、一个必要 条件条件,但研究发现，标准模型中的但研究发现，标准模型中的CPCP破坏不足以解释宇破坏不足以解释宇 宙中观察到的物质宙中观察到的物质-反物质不对称，需要新的反物质不对称，需要新的CPCP源。源。这这使得使得CPCP破坏一直成破坏一直成为为粒子物理粒子物理标标准模型中没有解决的准模型中没有解决的谜谜22重要的科学问题重要的科学问题 成为粒子物理最重要的前沿研究方向成为粒子物理最重要的前沿研究方向 检验标准模型中的检验标准模型中的CP破坏破坏 理解理解CP破坏的起源和机制破坏的起源和机制 寻找寻找CP破坏的新的源破坏的新的源 扩展粒子物理标准模型、探讨新的味物理扩展粒子物理标准模型、探讨

21、新的味物理 精确地计算物理过程中涉及到的基本理论参数精确地计算物理过程中涉及到的基本理论参数,发展发展能处理量子色动力学（能处理量子色动力学（QCD）非微扰效应的新方法）非微扰效应的新方法23直接直接CPCP破坏的科学意义破坏的科学意义 为区分弱相互作用与第五种超弱相互作用，必须测量由衰变为区分弱相互作用与第五种超弱相互作用，必须测量由衰变振幅引起的振幅引起的直接直接CP破坏，破坏，用比值用比值/来描述，在超弱相互作来描述，在超弱相互作用模型中用模型中/0，而在弱相互作用模型中而在弱相互作用模型中/0。测量和计算这个比值测量和计算这个比值/不仅对研究不仅对研究直接直接CP破坏破坏有着重要意有着

22、重要意义，而且它对探索自然界义，而且它对探索自然界新的作用力和理论，新的作用力和理论，以及以及CP破坏破坏的起源的起源起着关键性的作用。起着关键性的作用。24探测探测CPCP破坏的重要实验破坏的重要实验 从从1964年后，实验和理论物理学家开始致力于对年后，实验和理论物理学家开始致力于对直直接接CP破坏破坏进行研究。在欧洲和美国专门建立了进行研究。在欧洲和美国专门建立了两个两个K-介子工厂介子工厂(欧洲日内瓦核子中心欧洲日内瓦核子中心,美国费美国费米国家实验室，米国家实验室，为提高精为提高精度，从九十年代初，两个度，从九十年代初，两个K-介子工厂还都进行过一次新的介子工厂还都进行过一次新的彻底

23、的改造）彻底的改造）在粒子物理发展史上，很少为探测一个物理现象专门建造在粒子物理发展史上，很少为探测一个物理现象专门建造这么多大型实验装置这么多大型实验装置,并坚持并坚持几十年的研究几十年的研究。实验精度达。实验精度达到了到了千万分之一千万分之一。由此不难看出。由此不难看出,研究研究CP破坏的重要性破坏的重要性目前正在运行的美国和日本目前正在运行的美国和日本两个两个B-介子工厂介子工厂，继续对继续对B介介子衰变中子衰变中CP破坏进行研究。破坏进行研究。25 理论上遇到的理论上遇到的原理性困难原理性困难 难题之一难题之一:量子色动力学的量子色动力学的微扰和非微扰计算之间的匹配问题。微扰和非微扰计

24、算之间的匹配问题。因如果这个问题不解决，理论预言的结果将依赖于因如果这个问题不解决，理论预言的结果将依赖于一个任意能量标度一个任意能量标度。难题之二难题之二:奇异夸克质量的不确定性，奇异夸克质量的不确定性，它可导致直接它可导致直接CP破坏破坏/的结果在数值上达的结果在数值上达2倍以上的不确定性。倍以上的不确定性。难题之三难题之三:任何理论如果要对直接任何理论如果要对直接CP破坏破坏/给出给出可信可信 和自洽的理论预言，和自洽的理论预言，它必须同时能解释它必须同时能解释I=1/2 同位旋选择规则同位旋选择规则。因直接。因直接CP破坏与破坏与I=1/2规则规则 涉及到同样的强子矩阵元涉及到同样的强

25、子矩阵元26难题的解决难题的解决 引引进进新新的的函函数数切切断断正正规规化化方方法法，解解决决了了微微扰扰与与非微扰之间匹配的难题。非微扰之间匹配的难题。论证一组论证一组手征代数关系手征代数关系在量子手征圈图修正下仍然成立。在量子手征圈图修正下仍然成立。这组关系把直接这组关系把直接CP破坏与破坏与I=1/2规则联系起来。规则联系起来。消除理论预言中所有可能的大的不确定性消除理论预言中所有可能的大的不确定性27直接直接CPCP破坏的理论预言破坏的理论预言和实验结果和实验结果 2001年对直接年对直接CP破坏给出的更精确的预言破坏给出的更精确的预言l（2045）10-4(Y.L.WuPhys.R

26、ev.D64:016001,2001)20022003年美国费米国家实验室年美国费米国家实验室KTeV组和欧洲组和欧洲日内瓦日内瓦NA48组的实验结果组的实验结果l l （20.72.820.72.8）1010-4-4 (KTeVCollab.Phys.Rev.D67:012005,2003)l l （14.72.214.72.2）1010-4-4(NA48Collab.Phys.Lett.B544:97,2002)28摘自总结评论性论文摘自总结评论性论文 S.Bertolini,“TheoryStatusof/”,FrascatiPhys.Ser.28275-290（2002）“北京组”理论

27、与实验比较理论与实验比较29 自然地自然地解释了解释了I1/2同位旋选择规则这个曾困扰了同位旋选择规则这个曾困扰了粒子物理学家近粒子物理学家近半个多世纪半个多世纪的不解之谜。的不解之谜。I1/2同位旋选择规则之谜的解释同位旋选择规则之谜的解释 实验结果实验结果30科学上的重要意义科学上的重要意义 实验上实验上,第一次确立了自然界中直接第一次确立了自然界中直接CPCP 破坏的存在破坏的存在 理理论论上上,表明它可由表明它可由标标准模型中准模型中CPCP破坏破坏 机制来解机制来解释释 科学上，科学上，排除了第五种排除了第五种“超弱相互作超弱相互作 用力用力”理理论论31CP破坏位相的起源破坏位相的

28、起源新的新的CP破坏源、新的物理唯象破坏源、新的物理唯象 而要实现而要实现CPCP对称性对称性自发破缺自发破缺,至少需要两至少需要两个黑格斯二重态个黑格斯二重态,但基但基于标准模型创立者格拉于标准模型创立者格拉肖和温伯格肖和温伯格19771977提出的提出的自然味守恒假设自然味守恒假设,CP,CP自自发破缺模型一直未能取发破缺模型一直未能取得重要突破得重要突破CPCP对称性自发破缺对称性自发破缺 标准模型的重大突破之一是引进由单个黑格斯二重态引起的标准模型的重大突破之一是引进由单个黑格斯二重态引起的 对称自发破缺机制对称自发破缺机制,使规范粒子使规范粒子,夸克和轻子得到质量夸克和轻子得到质量.

29、32CPCP对称性自发破缺的新物理模型对称性自发破缺的新物理模型 以以CPCP对称性自发破缺的想法作为主要动机，放弃自然味守恒对称性自发破缺的想法作为主要动机，放弃自然味守恒假设假设,完整地建立完整地建立CPCP对称性自发破缺的双黑格斯二重态模型。对称性自发破缺的双黑格斯二重态模型。发现当真空自发破缺后，每个夸克和轻子不仅得到质量，还都发现当真空自发破缺后，每个夸克和轻子不仅得到质量，还都得到一个物理的得到一个物理的CPCP破坏位相，由两个真空态的相对位相引起破坏位相，由两个真空态的相对位相引起 此模型具有非常丰富的此模型具有非常丰富的CPCP破坏源破坏源,不仅解释了标准模型中不仅解释了标准模

30、型中CP破坏的起源破坏的起源，还发现了一类重要的还发现了一类重要的新的新的CP破坏源。破坏源。导致导致 许多许多新的物理唯象新的物理唯象可在精度高的实验上进行检验可在精度高的实验上进行检验.Y.L.Wu&L.WolfensteinPhys.Rev.Lett.73,1762,94Y.L.Wu&Y.F.ZhouPhys.Rev.D64:115018,2001;夸克和轻子除了质量和自旋量子数外夸克和轻子除了质量和自旋量子数外,多了多了CP位相量子数位相量子数此模型已成为标准模型以外一个简单，并具吸引力的新物此模型已成为标准模型以外一个简单，并具吸引力的新物理模型理模型,被称为被称为模型模型III2H

31、DM。33新物理唯象新物理唯象一、一、中子和电子的电耦极矩中子和电子的电耦极矩,中性中性D-D,BD-D,Bs s-B-Bs s介子混合和介子混合和CPCP破坏破坏,B B介子辐射衰变和稀有衰变等介子辐射衰变和稀有衰变等,这这给实验物理学家给实验物理学家寻找新物理提供必要的理论依据。可在更精确的实验上得寻找新物理提供必要的理论依据。可在更精确的实验上得到验证，如在超级到验证，如在超级-B工厂或工厂或LHCb等实验上进行检验。等实验上进行检验。二、二、S2HDM模型中模型中新的新的CP破坏源和相互作用破坏源和相互作用可很好地用可很好地用来解释最近由美国布鲁克海文国家实验室来解释最近由美国布鲁克海

32、文国家实验室（BrookhavenBrookhaven）所观测到的所观测到的子反常磁矩子反常磁矩与标准模型中的偏差与标准模型中的偏差三、三、S2HDMS2HDM模型模型可导致可导致味改味改变变的的轻轻子子过过程程 ee，并并接近接近现现有有实验实验精度范精度范围围。34粒子物理和宇宙学粒子物理和宇宙学l 随着对探索物质深层次结构和宇宙大尺度随着对探索物质深层次结构和宇宙大尺度演化的实验和理论研究的不断深入，粒子演化的实验和理论研究的不断深入，粒子物理和宇宙学两者看起来似乎是两个独立物理和宇宙学两者看起来似乎是两个独立的前沿学科，而实际上已成为同一个科学的前沿学科，而实际上已成为同一个科学问题的

33、两个不同侧面。问题的两个不同侧面。l它们正发展成为多学科交叉、即将微观、它们正发展成为多学科交叉、即将微观、宏观与宇观世界的研究结合起来的一个重宏观与宇观世界的研究结合起来的一个重要的前沿学科。要的前沿学科。35早期宇宙：早期宇宙：极端高能量密度状态极端高能量密度状态微观世界微观世界 36 规范相互作用规范相互作用规范相互作用规范相互作用 U(1)xSU(2)xSU(3)U(1)xSU(2)xSU(3)U(1)xSU(2)xSU(3)U(1)xSU(2)xSU(3)SO(1,3)xGL(1,3SO(1,3)xGL(1,3SO(1,3)xGL(1,3SO(1,3)xGL(1,3）夸克禁闭之谜夸克

34、禁闭之谜夸克禁闭之谜夸克禁闭之谜 QCDQCD非微扰效应非微扰效应费米标量相互作用费米标量相互作用费米标量相互作用费米标量相互作用 味物理之谜味物理之谜味物理之谜味物理之谜CPCPCPCP破坏破坏破坏破坏,质量起源质量起源质量起源质量起源标量场作用势标量场作用势标量场作用势标量场作用势 对称自发破缺之谜对称自发破缺之谜对称自发破缺之谜对称自发破缺之谜引力相互作用引力相互作用引力相互作用引力相互作用引力量子化引力量子化引力量子化引力量子化暗能量和暗能量和暗能量和暗能量和暗物质之谜暗物质之谜暗物质之谜暗物质之谜真空相互作用真空相互作用真空相互作用真空相互作用能量标度之谜能量标度之谜能量标度之谜能量

35、标度之谜粒子物理标准模型面临的挑战37Universe宇宙宇宙Matter 物质物质 3030DarkEnergy暗能量暗能量 7070DarkMatter暗物质暗物质90%H(77%)QuarkMatter夸克物质夸克物质 10%10%He(23%)宇宙组份宇宙组份宇宙学模型：宇宙学模型：以以大爆炸宇宙学标准模型大爆炸宇宙学标准模型为基础的为基础的 暴涨暴涨 暗能量暗能量 暗物质暗物质 夸克物质夸克物质大爆炸大爆炸暴涨暴涨宇宙学标准模型面临的挑战宇宙学标准模型面临的挑战38粒子理论粒子理论量子场论量子场论 引力理论引力理论广义相对论广义相对论统一理论统一理论超弦理论超弦理论物质结构物质结构物

36、质结构物质结构宇宙演化宇宙演化三个基本理论是研究物质深层次结构和宇宙大尺度演化的基三个基本理论是研究物质深层次结构和宇宙大尺度演化的基础，任何新理论都必须同时受到高能实验和宇宙观测的检验础，任何新理论都必须同时受到高能实验和宇宙观测的检验39粒子物理两个主要研究方向及与宇宙学的联系粒子物理两个主要研究方向及与宇宙学的联系一、一、规范相互作用规范相互作用1、QCD的低能动力学和夸克禁闭的低能动力学和夸克禁闭(夸克物质夸克物质/中子星中子星)2、量子引力和统一理论、量子引力和统一理论(早期宇宙起源早期宇宙起源/暴涨宇宙暴涨宇宙)二、二、对称破缺和味物理对称破缺和味物理1、电弱对称破缺机制和、电弱对

37、称破缺机制和Higgs粒子粒子2、超出标准模型的新物理、超出标准模型的新物理（1）粒子质量起源和）粒子质量起源和CP破坏破坏（物质物质-反物质不对称）反物质不对称）（2）TeV物理和新粒子物理和新粒子（超对称（超对称/镜像粒子镜像粒子/暗物质等）暗物质等）（3）中微子的特殊性质）中微子的特殊性质（电中性（电中性/小质量小质量/大混合）大混合）（4）夸克轻子代数之谜）夸克轻子代数之谜（味对称性和味动力学）味对称性和味动力学）（5）规范等级、能量标度和真空态）规范等级、能量标度和真空态（暗能量等）（暗能量等）40研究目标研究目标l在精确检验粒子物理和宇宙学标准模型的在精确检验粒子物理和宇宙学标准模

38、型的基础上基础上l发展超越粒子物理和宇宙学标准模型的新发展超越粒子物理和宇宙学标准模型的新理论模型理论模型l探索物质深层次结构和宇宙极早期演化的探索物质深层次结构和宇宙极早期演化的物理规律物理规律 l揭示极小粒子与极大宇宙间的内在联系和揭示极小粒子与极大宇宙间的内在联系和统一规律统一规律41实验上的挑战实验上的挑战（一）（一）l在西欧核子中心（在西欧核子中心（CERN）总造价近）总造价近80亿美元的亿美元的大型强子对撞机大型强子对撞机LHC即将正式投入运行。中国也即将正式投入运行。中国也已经正式参加了已经正式参加了LHC国际合作，我国科技部、国国际合作，我国科技部、国家自然基金委员会和科学院向

39、家自然基金委员会和科学院向LHC项目投入了约项目投入了约四千万人民币作为第一期科研经费。四千万人民币作为第一期科研经费。lLHC有望揭开粒子物理标准模型电弱规范对称性有望揭开粒子物理标准模型电弱规范对称性破缺机制和基本粒子质量起源之谜。对人类认识破缺机制和基本粒子质量起源之谜。对人类认识物质起源和早期宇宙状态将产生划时代的影响。物质起源和早期宇宙状态将产生划时代的影响。l在北京的在北京的BEPCII和美国的和美国的CLEOC以及日本和美以及日本和美国的两个国的两个B介子工厂等也将会进一步精确检验介子工厂等也将会进一步精确检验和发展粒子物理标准模型。和发展粒子物理标准模型。42实验上的挑战（二）

40、实验上的挑战（二）l欧洲也将在欧洲也将在2008年发射年发射Planck空间卫星实验，进行空间卫星实验，进行精确宇宙学研究：精确宇宙学研究：l对宇宙学基本参数进行精确测量（如哈勃常数等）对宇宙学基本参数进行精确测量（如哈勃常数等）l对宇宙背景辐射的不均匀性和结构振幅做精确测量对宇宙背景辐射的不均匀性和结构振幅做精确测量l对早期宇宙暴涨模型进行检验并探测暗物质的性质对早期宇宙暴涨模型进行检验并探测暗物质的性质l因此，因此，Planck空间实验将帮助人类回答现代科学遇空间实验将帮助人类回答现代科学遇到的一个基本问题，到的一个基本问题，即：宇宙的早期起源，宇宙现即：宇宙的早期起源，宇宙现在的状态和星

41、系形成，宇宙演化的将来。在的状态和星系形成，宇宙演化的将来。431 1、LHC（Large Hadron Collision)对撞机对撞机实验实验 检验电弱对称破缺机制检验电弱对称破缺机制,探测超对称粒子探测超对称粒子2 2、(超级超级)B介子工厂介子工厂 (运行和改进）运行和改进）探测探测CPCP破坏和新物理破坏和新物理3 3、ILC(International Linear Collider)对撞机对撞机实验实验(设计设计)高精度高精度探测新物理探测新物理4 4、中微子实验中微子实验(运行和建立运行和建立)SuperK,K2KSuperK,K2K，KamLandKamLand，DayaBa

42、y,DayaBay,5 5、精密实验检验对称性破坏（运行和建立）精密实验检验对称性破坏（运行和建立）轻子数破坏（轻子数破坏（LFV,2LFV,2）、时间反演破坏（）、时间反演破坏（EDM)EDM)、重子数破坏（重子数破坏（BNVBNV）、）、实验进展现状实验进展现状446 6、标准模型精确测量实验、标准模型精确测量实验 BEPCIIBEPCII、CLEO_CCLEO_C、RICHRICH、LHCbLHCb、7 7、暗能量和暗物质、暗能量和暗物质 CMBCMB实验实验：包括包括WMAPWMAP进一步的观测以及进一步的观测以及 PlanckPlanck实验将精度进一步提高实验将精度进一步提高 (2

43、007)(2007)SupernovaeSupernovae实验实验 SNAPSNAP实验预期对暗能量的观测能提高几倍实验预期对暗能量的观测能提高几倍 LAMOSTLAMOST实验实验8 8、引力实验、引力实验 引力波探测：引力波探测：LIGOLIGO（地面）、（地面）、LISALISA（空间）（空间）爱因斯坦广义相对论的检验爱因斯坦广义相对论的检验9、宇宙线实验宇宙线实验（包括羊八井实验）（包括羊八井实验）宇宙线起源、宇宙线起源、射线爆、中微子爆、射线爆、中微子爆、45三、对称原理和统一理论三、对称原理和统一理论l动机和想法（动机和想法（Motivation）l最大对称化的最小统一模型最大对

44、称化的最小统一模型(MSMUM)l自然界最基本问题的探讨自然界最基本问题的探讨46动机和想法动机和想法l什么是自然界最基本的组元？什么是自然界最基本的组元？l什么是自然界最基本的对称性？什么是自然界最基本的对称性？l什么是自然界最基本的力？什么是自然界最基本的力？为什么我们生活的时空是四维的为什么我们生活的时空是四维的为什么我们生存的物质世界宇称是破坏的为什么我们生存的物质世界宇称是破坏的47动机和想法动机和想法l为什么只有三代夸克为什么只有三代夸克-轻子？轻子？l质子的稳定性如何？质子的稳定性如何？l中微子的绝对质量到底多大？中微子的绝对质量到底多大？Dirac or MajoranalCP

45、破坏的起源是什么？破坏的起源是什么？l暗物质粒子是什么？暗物质粒子是什么？l暗能量的本质是什么？暗能量的本质是什么？48统一理论探索From Bottom to Up (从下往上从下往上)Observation Symmetry 观测观测 对称性对称性Phen.Model Theory唯象唯象 模型模型 理论理论49粒子理论粒子理论标准模型标准模型U(1)xSU(2)xSU(3)U(1)xSU(2)xSU(3)U(1)SU(2)SU(3)tHooft50统一理论探索 From Top to Down (从上往下从上往下)Hypothesis Consistency 原理原理假设假设 自洽性自洽

46、性Theory Model Phen.理论理论 模型模型 唯象唯象51ooooString Theory 弦理论弦理论52自洽的统一理论自洽的统一理论 从上往下 从下往上 理论理论 模型模型 唯象唯象53统一理论：自下往上的构造统一理论：自下往上的构造Standard Model 标准模型标准模型 在在100GeV的能标被检验的能标被检验l基本组成基本组成:夸克和轻子夸克和轻子l基本对称性基本对称性：U(1)x SU(2)x SU(3)x SO(1,3)l基本的力基本的力：电磁相互作用电磁相互作用,弱相互作用和强相互作用弱相互作用和强相互作用,引力相互作用引力相互作用l 宇称反演：宇称反演：宇

47、称不守恒宇称不守恒 (实验实验);左手左手54渐近自由渐近自由 SU(3)-夸克禁闭夸克禁闭重整性重整性 可重整理论可重整理论一些重要的性质一些重要的性质跑动的耦合常数（随能量）跑动的耦合常数（随能量）在高能标时在高能标时(即在空间尺度很短时即在空间尺度很短时)，所有的相互作用力，所有的相互作用力 的大小变得几乎相同的大小变得几乎相同 大统一理论大统一理论(GUTs)最小大统一理论最小大统一理论:SU(5)加上右手中微子加上右手中微子:SO(10)55力如何依赖于路程力如何依赖于路程?Weak:Strong:StrongEMWeakxF Electro-magnetic:tHooft56The

48、 Highway The Highway through the through the desertdesertTodaysLimit GUTsPlanck length:The first Black Holes57 进一步的统一SU(4)SU(2)SU(2)Parti-SalamSO(10)Georgi-Glashow3 Families3 FamiliesSO(1,3）U(3)SU(32)or SO(32)YLWu58一些重要的性质一些重要的性质l质子衰变质子衰变几乎排除了几乎排除了SU(5)对对SO(10)给出很强的限制给出很强的限制l在标准模型和大统一理论中在标准模型和大统一理论中

49、对称性意味着什么？对称性意味着什么？使基本粒子夸克和轻子的不同使基本粒子夸克和轻子的不同量子数之间量子数之间建立某种建立某种关联关联，从而引入对称性，从而引入对称性59一些重要的性质一些重要的性质l标准模型中的对称性标准模型中的对称性 SU(2)_L:夸克和轻子的夸克和轻子的2个个同位旋同位旋量子数量子数SU(3)_C:夸克的夸克的3个个色色量子数量子数SO(1,3):2个个自旋自旋量子数量子数&2个个手征螺旋手征螺旋量子数量子数l大统一理论大统一理论 SO(10)模型中的对称性模型中的对称性:把把同位旋色轻子同位旋色轻子 量子数统一起来描述量子数统一起来描述60量子时空量子时空把所有的量子数

50、看作是同等的把所有的量子数看作是同等的 广义的广义的Lorentz对称性对称性 SO(1,3)x SO(10)14维维 的量子时空的量子时空 维数维数=夸克和轻子的基本量子数夸克和轻子的基本量子数 2-自旋自旋 2-手征螺旋量子数手征螺旋量子数,2-同位旋量子数同位旋量子数,3-色色 和和 3-反色量子数反色量子数 1-轻子和轻子和 1-反轻子量子数反轻子量子数 2+2+3+3+1+1=14 K.C.Chou and Y.L.Wu,Science in China,Series A41 324 (1998).61夸克夸克-轻子的独立自由度轻子的独立自由度(IDF)物质基本组元的物质基本组元的I

51、DF=14维量子时空的旋量表示维量子时空的旋量表示夸克和轻子有夸克和轻子有64个实的独立自由度个实的独立自由度在在 SM&GUTS中中 只引进了基本组元的量子数之间的对称性，而没只引进了基本组元的量子数之间的对称性，而没有考虑基本组元所有独立自由度之间的对称性有考虑基本组元所有独立自由度之间的对称性SO(1,3)xSO(10)对称性对称性并不是一个能够把夸克和轻子所有独立自由度并不是一个能够把夸克和轻子所有独立自由度之间建立关联的一个可能的最大对称性。之间建立关联的一个可能的最大对称性。62最大对称化的最小统一模型最大对称化的最小统一模型(MSMUM)l基本假设：基本假设：“物质基本组元的所有

52、独立自由度应该处在物质基本组元的所有独立自由度应该处在相同的位置作同等的对待和考虑相同的位置作同等的对待和考虑，并应在一，并应在一个最小统一机制中由一个可能的最大对称性个最小统一机制中由一个可能的最大对称性把它们联系和统一起来把它们联系和统一起来”Maximally Symmetric Minimal Unification MSMU-hypothesis平权性和统一性原理平权性和统一性原理63哲学信念哲学信念l作为自然界物质的基本组元，若我们相作为自然界物质的基本组元，若我们相信自然界遵循信自然界遵循简单、经济和美的规律简单、经济和美的规律，那么物质基本组元那么物质基本组元所有独立自由度的存

53、所有独立自由度的存在都应该有它的作用，且所有独立自由在都应该有它的作用，且所有独立自由度之间都应该存在某种关联，而不是孤度之间都应该存在某种关联，而不是孤立地存在。立地存在。天生我才必有用必须融入到社会64MSMU-假设的直接推论假设的直接推论 “旋量费米子作为自然界的基本组元，它属于旋量费米子作为自然界的基本组元，它属于由基本量子数决定的高维量子时空的一个旋由基本量子数决定的高维量子时空的一个旋量实表示，即：它应该是所谓的量实表示，即：它应该是所谓的Majorana旋量费米子旋量费米子”“当考虑宇称也是一个好的时空对称性时，当考虑宇称也是一个好的时空对称性时，作为物质基本组元的作为物质基本组

54、元的Majorana旋量费米子旋量费米子应同时能很好地定义它的手征性应同时能很好地定义它的手征性”65推论的含义推论的含义:量子时空的性质量子时空的性质 量子时空应该允许其旋量表示可同时定义量子时空应该允许其旋量表示可同时定义 Majorana 和和 Weyl 旋量费米子旋量费米子l量子时空维数量子时空维数 满足这个要求的可能的量子时空维数为：满足这个要求的可能的量子时空维数为：D=2+4n,n=1,2,D=2,6,10,14,18,22,26,l MSMUM 的最小维数为？的最小维数为？D=14 l 物质基本组元物质基本组元:14-维量子时空上定义的维量子时空上定义的 Majorana旋量费

55、米子旋量费米子66最大对称性l每一代每一代Majorana费米子有费米子有 128=27 个个实的独立自由度实的独立自由度，是标准模型中夸克和轻子的独立自由度是标准模型中夸克和轻子的独立自由度（64）的两倍的两倍.l可以证明，由可以证明，由14-维量子时空维量子时空的旋量表示所满足的的旋量表示所满足的Majorana条件条件，当，当选择恰当的旋量结构，选择恰当的旋量结构，可自然地得到可自然地得到一个在一个在4-维时空上有运动的维时空上有运动的最大对称化的最小统一模型最大对称化的最小统一模型最大对称化的最小统一模型最大对称化的最小统一模型 MSMUM，每一代基本组元的最大规范对称性为：，每一代基

56、本组元的最大规范对称性为：G=SO(1,3)x U(32)考虑到三代夸克和轻子，考虑到三代夸克和轻子，10-维时空上有运动的维时空上有运动的最大对称最大对称最大对称最大对称化的最小统一模型化的最小统一模型化的最小统一模型化的最小统一模型 MSMUM G SO(1,9)x SO(32)67最大的对称群最大的对称群10-维子空间里没有动能项，看作是一个内禀维子空间里没有动能项，看作是一个内禀空间空间10-维量子空间里的维量子空间里的32维旋量表示，在维旋量表示，在10-维维有运动的时空理论中，发现它具有的最大有运动的时空理论中，发现它具有的最大对称性是：对称性是：SO(32)68三代夸克三代夸克-

57、轻子之谜轻子之谜根据根据MSMU-假设，三代处于同等的地位假设，三代处于同等的地位最大的味对称性最大的味对称性 SO(6)SU(4)SU(3)x U(1)时空结构：时空结构：M4 x K6时空对称性：时空对称性：SO(1,3)x SO(6)69自轭米相互作用量自轭米相互作用量由由14-维时空中的维时空中的Majorana旋量费米子作为基本组元，旋量费米子作为基本组元，在在4-维运动时空中的拉格朗日量可简单地写为：维运动时空中的拉格朗日量可简单地写为：构造构造MSMUM模型模型70协变导数定义为：协变导数定义为：协变导数定义为：协变导数定义为：把对称性局域化为把对称性局域化为4-维时空的规范对称

58、性维时空的规范对称性 具有的具有的具有的具有的最大规范对称性最大规范对称性最大规范对称性最大规范对称性:G=SO(1,3)x SO(6)x SO(32)G=SO(1,3)x SO(6)x SO(32)71探讨最大对称化的最小统一模型探讨最大对称化的最小统一模型(MSMUM)对一些基本问题的解答：对一些基本问题的解答：由于夸克和轻子属于由于夸克和轻子属于14-维时空的维时空的Majorana-Weyl表示，且在表示，且在10-维子空间里自动没有运动，这就可维子空间里自动没有运动，这就可很自然的理解以下两个基本问题：很自然的理解以下两个基本问题：为什么我们生存的由夸克和轻子组成的物质世界不为什么我

59、们生存的由夸克和轻子组成的物质世界不是左右宇称反演不变的是左右宇称反演不变的为什么我们生存的由夸克和轻子组成的时空为什么我们生存的由夸克和轻子组成的时空只是一个只是一个4-维的时空维的时空4-维运动时空维运动时空与与左右镜像破坏左右镜像破坏72镜像物质作为暗物质的候选者镜像物质作为暗物质的候选者lMSMUM 中的费米子组元是标准模型中的两倍。中的费米子组元是标准模型中的两倍。另一半称为另一半称为“东向东向”的基本组元与的基本组元与“西向西向”的的基本组元（夸克基本组元（夸克-轻子）互为镜像，即：镜像夸轻子）互为镜像，即：镜像夸克和镜像轻子克和镜像轻子当镜像粒子形成稳定状态的物质，且与普通物质当

60、镜像粒子形成稳定状态的物质，且与普通物质只有很弱的相互作用，那么只有很弱的相互作用，那么稳定的镜像物质稳定的镜像物质就可就可以成为宇宙中暗物质的很有趣的候选者！以成为宇宙中暗物质的很有趣的候选者！73质子的稳定性质子的稳定性 因子群因子群 SU(16)of SO(32)在夸克和轻子之间在夸克和轻子之间提供了一个最大的规范对称性提供了一个最大的规范对称性.以至于所有夸克以至于所有夸克和轻子的规范相互作用都由不同的规范玻色子来和轻子的规范相互作用都由不同的规范玻色子来承担。即：承担。即：没有物理规范玻色子来直接参与传递没有物理规范玻色子来直接参与传递质子衰变质子衰变在最大对称化的最小统一模型在最大

61、对称化的最小统一模型 (MSMUM）中，）中，质子可以是非常稳定的，这与通常的大统一理论质子可以是非常稳定的，这与通常的大统一理论GUTs的情况有所不同的情况有所不同74TeV 能标物理能标物理l镜像夸克和镜像轻子的质量完全允许可以在镜像夸克和镜像轻子的质量完全允许可以在TeV能标附近，可探讨在能标附近，可探讨在LHC实验上进行检测实验上进行检测l当来自质子稳定性的限制变弱，在当来自质子稳定性的限制变弱，在MSMUM 中一中一些对称性破缺的能标有可能变得更低。些对称性破缺的能标有可能变得更低。由于由于Majorana条件，条件，MSMUM中的相互作用是中的相互作用是自轭米的，所有的耦合常数都是

62、实的。这要求自轭米的，所有的耦合常数都是实的。这要求CP对称性的破缺必须是自发的。对称性的破缺必须是自发的。CP对称性自发破缺对称性自发破缺75费米子质量的产生和中微子振荡费米子质量的产生和中微子振荡因因MSMUM中的对称性是最大的，而参数又是最少的中的对称性是最大的，而参数又是最少的,因此因此应更具有预言性应更具有预言性Yukawa耦合的最小标量场包含了粒子耦合的最小标量场包含了粒子质量产生和实现实现see-saw 机制的最小表示机制的最小表示这自然地有助于从对称性破缺模式的真空结构理解夸克和轻子这自然地有助于从对称性破缺模式的真空结构理解夸克和轻子如何获得质量和混合，以及为什么中微子的质量

63、如此的小。如何获得质量和混合，以及为什么中微子的质量如此的小。76对称性破缺模式对称性破缺模式 和GUT中一样，在MSMUM中，对称性破中，对称性破缺的方式和真空结构仍然是最重要的方面。缺的方式和真空结构仍然是最重要的方面。一个简单的对称性破缺方式：一个简单的对称性破缺方式：SO(32)SU(16)77超对称超对称 MSMUM当把当把MSMU-假设的原则延伸到时空对称性中假设的原则延伸到时空对称性中去，自然地得到如下结论去，自然地得到如下结论 最大的时空对称性必须是超对称最大的时空对称性必须是超对称:Boson Fermion 玻色子玻色子 费米子费米子 SUSY MSMUM.78小结 给定不

64、同的给定不同的Majonara旋量结构旋量结构 得到不同的得到不同的高维时空的几何性质高维时空的几何性质 导致不同的物理结果导致不同的物理结果选择旋量结构选择旋量结构 直接描述夸克和轻子直接描述夸克和轻子 自动导出唯一的解自动导出唯一的解:只有只有46-维时空才允维时空才允许有夸克和轻子的运动学项，另许有夸克和轻子的运动学项，另10-维子空间成为维子空间成为一个没有运动的内部空间一个没有运动的内部空间 G=SO(1,3)x SO(6)x SO(32)从一个简单的假设出发，我们导出具有规范对称性从一个简单的假设出发，我们导出具有规范对称性的的4+6-维维MSMUM.79三代基本组元的味空间与三代

65、基本组元的味空间与三代基本组元的味空间与三代基本组元的味空间与 Calabi-Calabi-丘丘丘丘 流形空间联系起来流形空间联系起来流形空间联系起来流形空间联系起来 可以证明，当超过一代基本组元时，将允许有在内可以证明，当超过一代基本组元时，将允许有在内禀味空间的运动禀味空间的运动发现内禀味空间是发现内禀味空间是6-维的，并具有规范对称性维的，并具有规范对称性SO(6)SU(4)SU(3)猜想猜想80MSMUM 和超弦理论和超弦理论具有具有SU(3)规范对称性的规范对称性的6-维维味空间味空间 SU(3)和乐群的和乐群的6D Calabi-丘流形丘流形在在4+6=10-维运动时空和维运动时空

66、和10D内部空间内部空间的的最大对称化的最小统一模型（最大对称化的最小统一模型（MSMUM）超弦理论：超弦理论：类型类型 I&杂化弦杂化弦 SO(32)8110234GravitonPhotonThe Excited States of a Quantized String0SpinOpenOpenstringsstringsClosed Closed StringsStringsTachyonTachyonsTachyonsSuper Super Super Super StringStringStringStringx xx xx xtHooft82揭开味物理和暗宇宙之谜揭开味物理和暗宇宙之谜 标准模型无法理解的味物理之谜，比如：标准模型无法理解的味物理之谜，比如：基本粒子质量的起源和相互转化、基本粒子质量的起源和相互转化、CP 破坏的起源、破坏的起源、可在具有可在具有SU(3)和乐群的和乐群的Calabi-丘流形上，丘流形上，通过通过适当的紧致化来适当的紧致化来解释解释宇宙暴涨，暗物质粒子，暗能量的本质宇宙暴涨，暗物质粒子，暗能量的本质就可由就可由MSMUM的标度性质、镜像粒子、