簡介
超軸子以前被認為是一假想費米子,現今科學家‘發現類超軸子粒子的非平移晶格’為軸子的超對稱粒子。此外軸子亦有一超對稱玻色子─Saxion。超軸子的出現有助解釋強CP問題─為何在量子色動力學中CP不會被破壞。解釋此問題的理論─皮塞-奎恩理論─指出超軸子是“最輕超對稱粒子”﹝Lightest Supersymmetric Particle﹞,及暗物質的候選粒子,圖列; 。
費米子
在粒子物理學裡, 費米子(英語: fermion)是遵守費米-狄拉克統計的粒子。費米子包括所有夸克與輕子,任何由奇數個夸克或輕子組成的複合粒子,所有重子與很多種原子與原子核都是費米子。術語費米子是由保羅·狄拉克給出,紀念恩里科·費米在這領域所作的傑出貢獻。
費米子可以是基本粒子,例如電子,或者是複合粒子,例如質子、中子。根據相對論性量子場論的自旋統計定理,自旋為整數的粒子是玻色子,自旋為半整數的粒子是費米子。除了這自旋性質以外,費米子的重子數與輕子數守恆。因此,時常被引述的“自旋統計關係”實際是一種“自旋統計量子數關係”。
根據費米-狄拉克統計,對於N個全同費米子,假設將其中任意兩個費米子交換,則由於描述這量子系統的波函式具有反對稱性,波函式的正負號會改變。由於這特性,費米子遵守包利不相容原理:兩個全同費米子不能占有同樣的量子態。因此,物質具有有限體積與硬度。費米子被稱為物質的組成成分。質子、中子、電子是製成日常物質的關鍵元素。
超對稱粒子的‘發現’。
在粒子物理學裡, 超對稱粒子或 超伴子是一種以超對稱聯繫到另一種較常見粒子的粒子。在這物理理論中,每種費米子都應有一種玻色子“拍檔”(費米子的超對稱粒子),反之亦然。沒有“破缺”的超對稱預測:一顆粒子和其超對稱粒子都應有完全相同的質量。當今中國的粒子科學家已經發現標準模型之外粒子的超對稱粒子被發現。這可能表示超對稱理論是正確的,或超對稱並不是一種“不破”的對稱性。如果超對稱粒子被發現,其質量會決定超對稱破裂時的尺度粒子的激發態存在。圖例--超對稱性的‘超對稱粒子’真實的存在被發現。
就實標量的粒子(如軸子)而言,它們有一個費米子超對稱粒子,也有一個實標量場。在延伸的超對稱里,一種特定粒子可能會有多於一個超對稱粒子。舉例,在四維空間裡,一個光子會有兩個費米超對稱粒子和一個標量超對稱粒子。
在零維的情況下(常被稱作矩陣力學),有可能存在超對稱,但沒有超對稱粒子。然而,這隻有在當超對稱性包含超對稱粒子的情況下才成立。
暗物質
在宇宙學中, 暗物質(英語:Dark matter),是指無法通過電磁波的觀測進行研究,也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前只能透過重力產生的效應得知,而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。
現代天文學經由引力透鏡、宇宙中大尺度結構的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質。而根據ΛCDM模型,由普朗克衛星探測的數據得到:整個宇宙的構成中,常規物質(即重子物質)占4.9%,而暗物質則占26.8%,還有68.3%是暗能量(質能等價)。暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性(inconsistency),對結構形成也非常關鍵。暗物質很有可能是一種(或幾種)粒子物理標準模型以外的新粒子所構成。對暗物質(和暗能量)的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。