镜像世界探秘6——可在实验室里检验的新物理

本文基于如下论文：“Laboratory tests of the ordinary-mirror particle oscillations and the extended CKM matrix”

自从粒子物理的标准模型（Standard Model）在上世纪七十年代建立起来以后，我们在基础物理理论方面似乎没有感到太大的进展。尽管标准模型的精确性得到了实验上令人叹为观止的十几个数量级的验证，我们仍然非常确定标准模型肯定不是量子理论的最后形式。同时人们还非常渴望统一标准模型里的规范相互作用与爱因斯坦的广义相对论为基础的引力理论。这大概也是为什么最近四十年的基础物理理论研究主要集中在所谓量子引力（Quantum Gravity）的研究，特别是关于弦论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）及类似理论。

然而这些理论都有一个致命的弱点：我们几乎不可能在任何可预见的将来对它们进行实验检验。至于各种各样的超越标准模型（Beyond the Standard Model / BSM）的唯象模型，绝大多数都类似一种玩具模型（toy model），同样缺少坚实的理论预言的可检验性。另一方面，自从伽利略几百年前把物理学奠定为一门实验科学之后，所有基础物理理论的进展都有实验证据的坚强后盾，这让我们很难满意这些年来的基础理论研究的方向。

镜像世界探秘5——不对称的正反物质和物质世界来源之谜

本文基于如下论文：“Kaon oscillations and baryon asymmetry of the universe”

正反物质的不对称性（matter-antimatter imbalance 或者 baryon asymmetry）大概可以算是我们所知的普通物质世界的最大的谜团。当下的物理学（除去新镜像物质理论-Mirror Matter Theory）还无法理解占宇宙总能量95%的暗物质和暗能量。但事实上我们对只占5%的普通正物质（主要是夸克和电子组成的原子形成的恒星和星系）的来源也不清楚。而正是这看起来不多的正物质构成了我们眼中缤纷的大千世界，演化出了丰富多彩的各种生命，更进化出了作为智慧生物的我们人类。

比较公认的对早期宇宙能很好描述的是所谓的热大爆炸理论（hot big bang theory）。它有如下几个重要特征或优点。它要求在非常早期，宇宙经历了暴胀（inflation）过程。这一指数膨胀机制可以解释为什么宇宙在大尺度上具有均匀性（homogeneity）和平滑性（smoothness），即所谓的视界问题（horizon problem）。它也可以解释为什么宇宙是平坦的（flat）。它似乎还可以用来理解宇宙的（至少大体上的）各向同性（isotropic）。但近些年的观测和分析表明，我们的宇宙似乎并非完全各向同性 [参见Colin等人的论文，Astron. Astrophys. 631, L13 (2019)]。而新镜像物质理论的分步暴胀机制恰好可以解释这样的各向异性。

镜像世界探秘4——超高能宇宙射线之谜

本文基于如下论文：“Neutron-mirror neutron oscillations for solving the puzzles of ultrahigh-energy cosmic rays”

本来这一阶段我更痴迷于用新模型解决中微子和正反物质不对称之谜，但一来这些问题更困难一些 ，二来受之前类似工作的启发，我便先完成了相对容易的关于超高能宇宙射线（ultrahigh energy cosmic rays）之谜的论文。而且通过前两篇奠基性论文，新模型的两个内廪参数（n-n’混合强度和质量差）已大体确定。但新镜像理论（mirror matter theory）的宇宙学参数——镜像物质对普通物质温度之比（T’/T）还未知，研究超高能宇宙射线之谜恰恰可以确定这一参数。