日本的超级神冈中微子探测器设施。来源：朝日新闻/盖蒂图片社。粒子物理学的标准模型可能需要进行哲学上的改造，包括重新思考每个粒子被定义为粒子的资格。无论一个粒子是否参与构成物质或传递力量，它或其组成部分在粒子物理学的标准模型中都有一席之地。这样一来，标准模型就像元素周期表一样——它列举了我们世界的构建块。但是，英国布里斯托大学的乔治·霍巴特（George Hobart）现在认为，这一表格可能需要重新审视甚至改变，以更好地反映物理现实。他推理的核心是被称为中微子的粒子，这些粒子以其神秘莫测而闻名，因为它们仅通过引力与其他粒子微弱相互作用，或者通过弱核力在非常短的距离内相互作用。此外，它们的质量也不精确已知，也无法通过所谓的希格斯机制在标准模型中预测，这一机制解释了所有其他粒子的质量。还有另一个奇异之处。标准模型列举了三种不同的中微子——电子中微子、μ子中微子和τ中微子——每种中微子都有一个更重的“哥哥”粒子与之同名：电子、μ子和τ。尽管电子不能自发变成μ子，但一个电子中微子可以，例如，随机转变为μ子中微子。霍巴特表示，把标准模型想象成一张实际的表格，所有中微子在同一行，它们的“哥哥”在另一行，能够帮助我们理解。“我们没有证据表明这些大哥哥能水平互换；我们有很好的证据表明他们不能。但是，由于某种原因，中微子……他们能够水平互换。”霍巴特说，这对哲学家来说，提出了一个问题：采用这种方式对粒子进行分类是否有意义。从众多实验中，我们知道中微子确实存在，以及标准模型中所有其他粒子具有的属性，但将这些知识转化为理解体系或本体论的方式有多种选择。标准模型当前的行和列是基于质量和“味道”这两种粒子的属性，后者是区分三种中微子的属性。中微子在这两方面都很麻烦，因为它们可以改变味道，且它们的质量来源是神秘的，因此霍巴特提议重新构建标准模型，使其构建块变成“家族”，或整行，而不是构成它们的单个粒子。通过这种方式，这三种中微子将是某个更基本实体的量子状态，而不是三个不同的对象。这可能改变研究人员对它们神秘交换能力的思考方式，促使他们首先关注它们最基本的共同点，霍巴特说。“这并不是改变任何物理学，”他说。“而是[我们]采取这项人类已经创造近一个世纪的惊人理论，试图弄清楚，我们如何以一种更哲学的方式解释这一点，以及这应如何影响我们对世界的看法？那种对世界的看法可能会帮助我们在新的领域进行探索。”霍巴特在加利福尼亚州尔湾的物理学基础会议上于6月17日展示了这项工作。特拉华大学的诺埃尔·斯旺森（Noel Swanson）表示，标准模型中粒子的类型依赖于关于什么是粒子的理想化，哲学家们仍在辩论。霍巴特的理论值得仔细思考，如果质量或味道等属性最终被证明是物理对象的最基本属性，那将令人惊讶。他说：“我怀疑在更基础的层面上，你会得到一些看起来近似于场的东西，而这些粒子是那种东西不同类型的激发状态。以我们在标准模型中那样分类激发是有道理的，但如果把这些看作是自然的基本‘关节’，那可能会是一个错误。”关于粒子的确切哲学性质的讨论仍在进行中，而中微子的实验研究也在继续。哲学和更应用的物理学分支很少紧密联系，但这里可能存在两者相互启发的机会，斯旺森说。“你如何解读这些相当奇怪的粒子，可能会激励你接下来想要研究哪个方向，”霍巴特说。CERN和勃朗峰，黑暗和冻结物质：瑞士和法国。准备好被CERN（欧洲的粒子物理中心）震撼，该中心的研究人员运营着著名的大哈德龙对撞机，坐落在迷人的瑞士日内瓦湖畔城市附近。