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然而，当我们将相同原理应用于结合量子力学的虚粒子贡献，给出希格斯质量时，结果却是出人意料地混乱。理论中任何粒子的虚效应看似可以给出希格斯粒子一个与普朗克质量相当的质量。中介粒子可以是质量很大的粒子，例如具有GUT能标质量的粒子（见图16-5左图）；或者是普通的标准模型粒子，例如顶夸克（见图16-5右图）。任何一种方式的虚效应修正都可以使希格斯玻色子质量非常巨大。这里的问题是：中间交换的虚粒子允许具有的能量可以和普朗克质量一样巨大。如果这个说法正确的话，希格斯质量也可以同样极其巨大。在这种情形下，弱相互作用所伴随的对称性自发破缺的能标也将是普朗克能标，也即比现在实验能达到的能标高16个数量级（一亿亿倍）。
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等级问题对只含一个希格斯玻色子的标准模型来说是极其重要的问题。从技术上来讲，这里面的确存在一个漏洞。在没有虚效应时希格斯质量可以极其巨大，其数值刚好与由于虚效应带来的贡献相抵消，从而得到我们所需要的能量水平上的精确值。这里的问题在于：虽然原则上可能，这将意味着有16个数位的数字必须严格相消[69] ——那将是多么大的一种偶然啊。
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图16-5 重粒子对希格斯玻色子质量的量子修正。例如大统一理论（GUT）尺度下的某个重粒子与它的反粒子（左图），以及一个虚的顶夸克与它的反粒子（右图）。
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因此物理学家都不相信这种胡言乱语或者精细调节。我们认为不同质量标度之间差别的等级问题，暗示了一个更大更好的基本理论。看起来没有一个简单的模型可以完全给出该问题的答案。唯一有希望的方案是将标准模型扩展，使其包含一些显著的性质。在落实希格斯机制的情况下，等级问题的解决是大型强子对撞机主要的搜索目标，也是接下来一章的主题。
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叩响天堂之门：宇宙探索的历程 [:1700950073]
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2010年1月，各路英雄齐聚于南加州的一个会议，商讨大型强子对撞机纪元中暗物质的搜寻事宜与粒子物理学的新进展。会议的组织者、紧凑μ子线圈实验的成员之一、加州理工学院物理系教授——玛利亚·斯皮罗普鲁（Maria Spiropulu）邀请我做开场报告，并介绍大型强子对撞机的主要任务与近期将要研究的物理目标纲要。
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玛利亚希望开一个互动性较强的会议，因此她建议我们三个开场报告的报告人来一次“决斗”（duel），假设“决斗”这个词可以用于三个人而不至于使人困惑的话。而受邀的听众则形成了更大的挑战，因为他们的人员组成从相同领域的专家到加州对技术领域感兴趣的观察家。玛利亚让我深刻挖掘、仔细寻找并且忽略当前理论与实验的一些特征。而其中一位与会者——丹尼·希利斯（Danny Hillis），他是Applied Minds公司一位优秀的非物理学人士，他建议我把一切讲得尽可能地基础，让非专业人士也可以理解。
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在面对如此多的矛盾、分歧以及众口难调的意见时，我做了一件任何很多人都会做的事情——拖延。我在网上搜索的内容构成了我的第一张幻灯片（见图17-1），结果这个关于“小错误与一切”（typo and all）的主题成为丹尼斯·奥弗拜（Dennis Overbye）发表在《纽约时报》上文章的主题。
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图17-1 几种候选模型，这是我在会上展示的一张幻灯片。
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这些主题指的是我和后续的演讲者计划要涉及的话题。但是伴随着决斗的两只猫的入场，我利用音效制造了一种幽默（这里我却不能重现该场面），其寓意乃是反映两个模型所具有的既令人热血沸腾又让人捉摸不定的性质。与会的每个人无论多么强烈地相信自己正在研究的内容，都清楚地知道实验数据马上就会浮出水面，而数据将是谁能笑到最后（或者得到诺贝尔奖）的最终裁判。
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大型强子对撞机呈现给了我们唯一一个创造新理解与新知识的机会。粒子物理学家希望能尽快回答我们已经思考了很久的艰深问题：
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●为什么粒子具有实验观测到的如此质量？
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●什么是暗物质？
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●额外维度能解决等级问题吗？
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●时空有额外的对称性吗？
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●现今的工作有完全无法预见的东西吗？
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被提议的解决方案包括一些模型，例如超对称、技术色、额外维度。当然最终答案也可能完全不同于任何期望的东西，但是模型可以为我们的搜寻提供具体目标。本章接下来展示一些候选模型，并讨论它们对于等级问题的回答，以及介绍它们为大型强子对撞机将进行的探测类型所做的添砖加瓦的工作。为这些或者其他模型所进行的搜寻工作即将展开，无论哪一种结果将构成自然的真实理论，这些工作都将为我们提供宝贵的见解。
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模型一：超对称
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