[1621] Fixion

Title Text:My theory predicts that, at high enough energies, FRBs and perytons become indistinguishable because the detector burns out.<

Origin:https://xkcd.com/1621/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/1621:_Fixion

第二个圣诞节连续剧,第一个是1620年:圣诞节设置。

这部漫画于圣诞节当天发布,作为Randall送给所有物理学家的礼物。它引入了一个新的粒子,Fixion,它解释了一切。单词“Fixion”可以被理解为双关语:它可以表示类似“fix-i-on”的东西,“ – on”是许多粒子的后缀,这个粒子能够“修复”事物;或者它意味着“虚构”。

在物理学中,仍然存在许多重大问题和谜团。有许多现象似乎不合适,我们还不知道如何解释。 “Fixion”讽刺地呈现为一个像Deus ex machina一样的粒子(参见tvtropes),它解决了所有这些谜团,没有任何严重的根本原因。

图表的样式表明了费曼图 – 一种绘制粒子相互作用的简单方法。每次有相互作用时,主中央固定线都会改变方向。通常,费米子(像电子和夸克这样的“固体”粒子)用实线表示,光子(通常是带弱力的玻色子)用波浪线表示,带有螺旋线的胶子和其他中介粒子(如π介子)在核力量,或希格斯玻色子)用虚线。兰德尔只是非常宽松地遵守这些规则,这是有道理的 – 这个费曼图中涉及的许多事情都是理论上的,它们没有广泛使用的标准表示,或者永远不会出现在合理的图表中(例如航天器)。所有提到的线类型 – 甚至更多类型 – 都在图中显示。 Fixion所做的一切都在下表中描述。

标题文本是主要漫画中已经提到的一个笑话的延续(从上到下的第四个短语)关于快速无线电突发(FRB)和perytons的延续。请参阅下表中最后一项中的说明。

现象表[编辑]

下面列出并描述了漫画(以及标题文本)中提到的所有现象。

顺序首先是左上角现象,然后在左右之间向下到底部交替,然后在末尾交替标题文本。

现象

 在漫画中

 描述

 解决了?

 暗物质的主要成分

 箭头指向主线的第一部分。

 我们对宇宙的最佳测量结果预测,可见物质只是宇宙物质的六分之一左右;剩下的物质是无法看到的“暗物质”。暗物质的主要候选物是弱相互作用的大质量粒子(WIMP)。这些将是新的,未被发现的物质形式,除了通过重力几乎没有相互作用,因此发出很少或没有光。一些暗物质很可能是由大质量的光晕物体(MACHO)组成的;有效死星太朦胧了。然而,MACHO可能只是暗物质的一小部分。对两个碰撞的星系团的研究表明,与普通物质不同,暗物质可以通过其他物质而不会减速。此外,大爆炸期间产生的元素的计算 – 与宇宙中观察到的元素分布相匹配 – 并没有为足够的额外质子和中子留下形成暗物质的空间。

 不。证明暗物质的性质很可能会赢得某人诺贝尔奖。

 限制夸克和胶子

 箭头指向主线的第一部分。

 夸克限制意味着我们永远不会看到带有颜色电荷的粒子(即夸克和胶子)。它们仅存在于抵消颜色电荷的组中。尝试分离组,你添加的能量将导致新的粒子出现。 Quarks也在474中引用:Turn-On,1418:Horse和1731:错误。

 禁闭的基本事实很好理解,但有些细节太复杂,无法梳理。

 中和单极子

 箭头指向从左到右的第一条实线到主线。因此,这是与Fixion合并的固体颗粒。

 根据许多大统一理论(GUTs)和弦理论,应该存在磁单极子(例如,没有南电荷的北极电荷),但是从未见过。

 没有!尽管每年都有新闻报道,但在水晶磁旋中创造一个类似单极子的状态与创造一个真正的单极子并不相同。

 在早期宇宙中抑制反物质

 没有箭头。今天的宇宙几乎完全是物质。除了电荷相反之外,反物质和物质是相同的。反物质和物质在接触时“消灭”。那么为什么宇宙是由物质构成的呢?为什么宇宙没有相同数量的两者,如果确实如此,为什么它不会立即消灭?这是今天物理学中的一个大问题。 Fixion可以通过其抑制早期宇宙中反物质形成的能力来解释这一点。反物质也在683中被引用:Science Montage,826:Guest Week:Zach Weiner(SMBC),以及1731:错误以及如何成为主题?反物质。另外还提​​到了如果?:Lake Tea。

 很多理论,还没有确凿的证据。最值得注意的理论围绕弱相互作用,已被证明可以不对称地处理物质和反物质。现在已经找到希格斯玻色子,大型强子对撞机实验的最大项目是试图破解这个。

 自发地发出暗能量

 两个箭头指向在第一个实线下方向左和向下出的两条虚线。因此,它是从Fixon出来的两个中介粒子。

 在20世纪90年代之前,大多数宇宙学家都预计宇宙在大爆炸之后的扩张要么放慢速度要么保持不变。 1998年,宇宙学家发现宇宙的扩张正在加速。根据爱因斯坦的广义相对论,观察到的加速度预测普通物质和暗物质约占宇宙总能量的30%,其余部分则以“暗能量”的形式出现。暗能量的本质并不确定。然而,最主要的候选者是空间本身具有内在能量(恒定或可变),因此随着空间的扩展,宇宙的能量也会增加。

 再次,诺贝尔奖领土。

 介导质子衰变,但随后隐藏它。

 箭头指向进出主线的三条线。外线不与主线连接。这三条线可能代表质子由3个夸克构成,以及质子通常如何在费曼图中绘制(参见例如Beta Negative Decay)。该图表示由Fixion介导的质子衰变,然后重新组合。据推测,假设的Fixion会导致质子一直衰减,但是根据图表,夸克再次重新组合,这使得该过程无法检测到。

 许多GUT预测质子会衰变,但实验表明质子的半衰期至少为1033年 – 比宇宙年龄(1.38×1010年)长得多。

 这不一定是个问题。所有理论预测质子衰变是一个非常缓慢的过程(1032年以上),这与当前数据一致。

 介绍厨房微波炉中的perytons分散,解释快速无线电爆发

 两个箭头指向四条波浪线。线的波浪具有不同的波长。左边出来的一条线的波长与右边三条线的顶部相同。下面两个波长相比之前的波长减少。也许这并不意味着代表光子样颗粒,而是来自微波炉的微波的不同频率 – 因此与主题有关。

 快速无线电突发(FRB)是来自太空的无法解释的射频能量爆发,甚至可能是河外信号,推测它们可能是外星智能的迹象。 Perytons是看起来像FRB的东西,但来自地球(特别是来自Parkes天文台的微波炉)。 Randall的Fixion使一些perytons改变了频率分布,因此它们似乎来自太空;因此意味着所有FRB都来自微波炉。

 不,但它可能是非常大的东西 – 一颗星坍塌到一个黑洞或(现在看起来很可能)一颗磁星(磁中子星)

 破坏的对称性导致洗脱= 0,解释未观察到的中子偶极矩

 箭头指向第一条波浪线之前的主线部分。

 中子电偶极矩是衡量中子内部电荷平衡的指标。洗(theta)是量子色动力学(QCD)中的一个数字,它量化了称为CP对称性的一种对称性的破坏。如果洗不为0,那么其中一个结果应该是中子偶极矩。对称性破坏是理论物理学某些领域中效应的常见解释(例如,它是希格斯关于为什么粒子具有质量的理论的重要部分),但通常它解释了为什么值不为零。据推测,Fixion将独立于QCD而破坏CP对称性,这意味着洗涤可以为0,同时保持观察到的CP破坏效应。

 同样,它还不是一个问题 – 预测的偶极矩是微小的,我们只是在我们能够准确地测量它时才达到这一点。

 导致alpha效果没有箭头。

 α效应是化学的奇怪效应,其中将“α”原子与单个电子对接近分子使得分子更可能放弃其电子。

 大量相互竞争的解释。

 涵盖裸体奇点

 没有箭头 – 但是文本位于右边三条波浪线的中间。

 赤裸裸的奇点就像一个没有事件视界的黑洞。到目前为止,没有观察到赤裸裸的奇点(除了,可以说是大爆炸)和宇宙审查假设表明它们不可能存在,尽管有些人提出了制造它们的方法。兰德尔在如果提到了这些?文章质子地球,电子月亮。

 不一定需要解释的东西 – 没有人看到,大多数理论认为它们不存在。如果环形量子引力的支持增长,那么我们可能必须开始真正搜索。

 在观察之前拦截某些引力波。

 箭头指向向上向左的螺旋线,因此它像胶子一样绘制。

 如果重力表现得像其他力量一样,它必须通过波浪传达。在漫画出版时,我们最好的探测器,LIGO尚未发现任何引力波,尽管这可能仅仅是由于可检测到的事件概率很低。只有二​​进制黑洞合并等极端事件才能通过当前设置检测到。拟议的LISA探路者太空船将能够看到像轨道黑洞和中子星一样的东西。

 2016年2月,LIGO的研究人员报告了引力波的探测。

 引起冠状加热

 没有箭头 – 但是文本位于右边三条波浪线的中间。

 由于某种原因,太阳的外层(日冕)比大多数合理的理论预测的更热。例如,兰德尔在关于太阳的条目中的新书Thing Explainer中提到过这一点。这也可以在本书的封底上看到。

 这是一个谜,但它可能与日冕中的波浪有关(例如,高分辨率冠状成像仪已经看到日冕中的“辫子”鞭打并解开它们自己)。

 希格斯十岁上下

 因为这只是Fixion的一个属性,所以没有箭头。

 希格斯玻色子是希格斯场的一种表现……但许多超对称和弦理论预测了多个类希格斯粒子。它几乎是任何新理论的先决条件,它具有Higgs-ish元素。所以Fixion融入了这个。

 N /A

 Superluminally平滑早期宇宙中的各向异性(但为BICEP3增加了微弱的极化)

 箭头指向底部空间探测器正下方的主线点。

 宇宙微波背景(CMB)非常均匀。事实上它是如此统一,以至于结论是这些区域必须在早期宇宙中的某个时间接触过。但是,由于宇宙是无限的,光的速度是有限的,宇宙的大部分区域将永远无法相互作用(至少更多)。通常给出的统一性的解释是宇宙在所谓的通货膨胀时代开始时非常快速地膨胀。 BICEP2是南极的射电望远镜,其运营商声称已经看到CMB的极化指示通货膨胀。 (参见1365:引用BICEP2结果的通货膨胀)。 Fixion可以解决这个问题,因为它可以让早期各向异性的超光滑平滑解释今天观察到的平滑度,但也增加了足够的信号,新的BICEP3望远镜能够找到它。

 如上所述,通货膨胀是标准的解释,并且相当好。其他研究还没有看到BICEP2的极化 – 普朗克太空望远镜也暗示BICEP2团队正在研究一个异常尘埃的空间,这可能会导致极化。希望这将通过应在2016年发布的BICEP3数据得到改善。

 在飞行期间加速某些航天器

 两个箭头指向远离主线(左和右)的两条实线。在每条线的末端有一个带卫星天线和太阳能电池板的航天器,代表了与Fixion相互作用的物品。这指的是飞行异常,有时(但并非总是如此,根据维基百科,三分之一),当航天器飞近地球时,它们的速度超过了预期。它并不总是被看到 – 例如罗塞塔太空探测器在第一次经过地球时有一个异常,在接下来的两次它没有飞过的异常情况下就像这样经过地球。另外两个探针显示出类似的异常,但描绘的探针(在Fixion两侧相同)看起来像Rosetta,另外两个看起来不像这样。兰德尔在1446年之前描绘了罗塞塔:登陆。 (此前另一个太空探测异常,这次被称为先锋异常的减速,已在502:暗流的标题文本中提到过)。

 它可能是一种无法预测的重力和相对性的怪癖……或者它可能是实验性错误。

 触发西伯利亚的落水洞

 没有箭头,但它正好在实线旁边,箭头在第一个孔之前进入主线,主线消失并变成点状。因此,它也可以作为这些孔的参考。

 最近(2014年),在西伯利亚的偏远地区开辟了几个落水洞。该解释目前尚不清楚。

 虽然有许多奇怪的理论,但很可能它们是由于永久冻土融化造成的北极甲烷释放造成的,这可能是由全球变暖引起的。参见(西伯利亚洞之谜 – 已解决)。

 在“雪球地球”场景中融化冰

 没有箭头。

 雪球地球是在某个时刻整个行星被冰覆盖的理论。通过温室效应融化所有的冰将需要大气中的二氧化碳远远多于看似合理的二氧化碳。然而,如果火山在冰面上沉积黑色烟灰,它将开始更有效地吸收热量(从科学角度来说,地球的反照率会降低),这也会使地球变热。

 关于雪球地球理论存在科学争议。没有确凿的证据表明它曾经发生过,但那些赞成的人已经提出了大量的证据。

 运输中微子比光更快,但仅在某些日子通过法国的一个地区

 一个箭头指向主线的一部分,它们在两个之间分开 – 一个href =“http://en.wikipedia.org/wiki/wormholes”class =“extiw”title =“wikipedia:wormholes”>虫洞鈥?这是中微子移动得比光快的地方?

 指的是比中子异常更快的中微子异常,似乎法国/瑞士边境的欧洲核子研究中心到意大利的OPERA实验的中微子束比光更快。科学家无法重现结果。这种中微子实验也在955中提到:中微子。

 最后,没有任何谜团,只是有缺陷的电缆导致测量错误。

 在实验中抑制西格玛

 没有箭头,但最后一条实线,箭头指向左侧,远离主线,几乎直接指向它。

 西格玛(蟽)是指标准差 – 衡量观测值与预期值之差的数学度量。对于粒子物理学中的正式科学发现,标准是5西格玛,这意味着结果由随机误差引起的概率大约为350万(当然,它们可能是由系统误差引起的,例如测量问题)。一些诱人的实验在3或4西格玛发现了有趣的结果,但要么不能达到5西格玛,要么随后被证实。问题是,在这个漫画中,Fixion的工作方式是否会以某种方式推动西格玛的价值?它是否会抑制该值,使其低于或高于显着性水平?它是否被人为地推向了方向,所以当它不是时,结果似乎是显着的(参见例如882:显着),或者它是否相反,以便进行一些实验,这些实验可以找到实验者想要找到的东西,不是因为西格玛被人为降低到证据门槛以下?无论哪种方式,它都是Fixion的一个非常恼人的事实,但它会解释很多,并且可能也因为这种内在行为而很难找到Fixion。

 N /A

 我的理论预测,在足够高的能量下,FRB和perytons变得无法区分,因为探测器会烧坏。

 从标题文字。这是上面已经提到的关于快速无线电突发(FRB)和perytons的笑话的延续。 GUT通常预测我们看到的所有力都是单一力的不同低能量版本,只能在极高的能量下看到(远高于任何基于地球的对撞机可能产生的能量)。高能量FRB将是伽马射线爆发,如果它来自足够近的物体,将会消灭地球半球上面向爆发的所有生命。它还会破坏帕克斯天文台的敏感电子设备。这种“高能量统一”的表述方式让人联想到高能量下电磁力和弱力的统一;但与后者不同,它涉及两件事只是“出现”(或者,在这种情况下,没有出现)是相同的,而不是实际上变得相同。

 N /A

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