在《一張物理學地圖》中我們勾勒了整個物理學的分支。物理學可以大致被分為三個部分：經典物理學、相對論和量子力學。這些都已經被發(fā)展的非常完善，但是還有許多問題是它們無法回答的。為了解釋它們無法回答的問題，物理學家提出了許多新的理論，而這些理論目前還只停留在理論方面，因為都還沒有得到實驗的證實。

（? Dominic Walliman）

解開這些謎題需要有許多大腦的加入，但是有許多人可能并不知道自己究竟最適合研究哪個領域。沒關系，只要回答三個問題，找到你命中注定的研究方向（來自圣誕假期的小娛樂）。

長按以下二維碼，識別，回答問題，找出答案：

找到屬于自己的領域后再來了解下每個領域的研究重點以及其它物理學的前沿研究：

【磁單極子】

你喜歡獨自行走，并不隨波逐流。

我們知道磁鐵南北極總是同時出現的，如果你把一塊磁鐵斷開，你并不會得到兩個獨立的南磁極和北磁極，而是兩個分別具有南北磁極的小磁鐵。但是在理論上，一個單獨磁極的存在也是可能的。

磁單極子或許存在于早期的宇宙，那時四種基本力（電磁力、強核力、弱核力和引力）是統(tǒng)一的。科學家在這幾十年內一直在尋找磁單極子的蹤跡，并且有幾次都宣稱找到了磁單極子的候選者，但是沒有任何實驗能夠確認他們的結果。

現在，尋找磁單極子并不是一個流行職業(yè)，只有少數人仍在默默努力。如果科學家能發(fā)現磁單極子就可以解釋為什么磁荷是量子化的以及為什么一些粒子有整數荷。（查看《磁單極子，存在或不存在》了解更多。）

【額外維度】

你或許會感到困惑，自己被吸引到另一個方向，或者說維度。在這個方向，你可以探索一個基礎物理學最具挑戰(zhàn)性的問題：為什么引力的強度比其它的基本力弱那么多？

在日常生活中，引力是顯而易見的。它將我們束縛在地球表面，它使地球沿著橢圓軌道繞著太陽轉，但為什么相比其它的基本力，比如電磁力，要弱上幾十個數量級？

你的研究方向或許能夠提供答案。如果有額外的維度存在（比如弦理論認為的10個維度），而不止是四維時空，那么引力會作用在所有的維度內，它的強度就會在我們的四維世界內被稀釋減弱。

【弦理論】

你很有野心。你不僅僅只是想發(fā)現新的現象，而是想要統(tǒng)一基本力，揭開新的維度，證明多重宇宙的存在。你所要做的就是找到證明弦理論的證據。

弦理論認為粒子并不是宇宙中最基本的單元。萬物其實是由一維的“弦”構成的，弦的不同振動方式代表了不同的粒子。

弦理論可以在小尺度下統(tǒng)一電磁力、弱核力、強核力和引力。它也預言了不止四個維度的存在，而是十維（九維空間加上一位時間）。（查看《十個問題，帶你認識弦理論》了解更多。）

【中微子】

你應該會喜歡玩那種非常具有挑戰(zhàn)性的拼圖。

中微子在80多年前就被預言了，它是宇宙中含量最豐富的基本粒子之一，但是我們對它的還是缺乏了解。中微子至少有三種，或稱為“味”，當它們在飛行的途中，中微子的味會發(fā)生轉變，即所謂的中微子振蕩。中微子很少會和其它物質發(fā)生作用，在空間中暢通無阻。每秒鐘都有千萬億的中微子穿過你的身體。

中微子是唯一一種粒子在傳播的過程中會改變味的粒子。為了捕捉到這些幽靈般的粒子，通常都把實驗室建在地底下，或者南極的冰層之下。

就像任何的解謎高手，你需要在你的研究中非常的耐心。即使是世界上最大的探測器，一天也只可能記錄到一次中微子的作用。而且這些信號通常也很難分析。

研究中微子對我們理解宇宙是至關重要的。清楚的知道中微子是如何振蕩可以幫助我們解釋為什么我們的宇宙是由物質主導，而不是反物質。我們或許也可以發(fā)現，中微子是如何以一種不同于其它亞原子粒子的機制獲得質量。當然，如果我們能夠發(fā)現一種新類型的中微子，就可以解釋暗物質的來源。

（查看《在魔幻般的世界，尋找幽靈般的粒子》了解更多。）

【暗能量】

你肯定很有勇氣，因為你的發(fā)現會決定宇宙的最終命運。

宇宙從大爆炸開始膨脹。當星系之間相互遠離，由于引力的作用膨脹的速度會越來越慢。但是在最近的60億年內，宇宙的膨脹速度開始加速，而沒有人知道這是為什么。

科學家將導致宇宙加速膨脹的現象稱為暗能量。不同的暗能量模型也決定了宇宙不同的命運。如果暗能量是宇宙學常數，那么宇宙將不斷的膨脹，變冷，星系之間的距離也會變得越來越遠，以至于再也無法看到對方。如果宇宙中的加速膨脹會隨著時間繼續(xù)增加，那么宇宙的結局就是一場大撕裂。

（查看《未知的~95%》或《暴脹與暗能量之間有聯系嗎？》理解更多關于暗能量的信息。）

【超對稱理論】

你肯定喜歡當媒人。你會長時間的工作，分析來自探測器的幾千億兆的數據，只是為了給所有的基本粒子找到完美的超伙伴。

粒子物理學的標準模型就像是某種藍圖，描述了所有我們已知的基本粒子。但是，許多物理學家認為那些粒子還缺少了自己的另一半：一系列與它們相對應的超對稱粒子，而且質量要大的多。

這些超對稱粒子可以幫助我們解釋為什么引力要比其它的基本弱那么多，以及為什么希格斯玻色子的質量那么輕。最輕的超對稱粒子也是暗物質的候選者。但到目前為止，科學家還沒有找到任何一個超對稱粒子的蛛絲馬跡。

（查看《超對稱的崛起與衰落》了解更多）

【極高能宇宙射線】

你絕對是個極端主義者。你不僅想研究粒子，而且研究的對象是人類迄今發(fā)現的最高能的粒子！

宇宙射線是來自外太空的帶電高能次原子粒子，大部分的初級宇宙射線都是質子，當它們穿過地球大氣層時，與大氣中的氮、氧等原子核發(fā)生碰撞，并產生一系列的次級粒子流降落到地球之上。最高能量的宇宙射線要比粒子加速器能夠制造的粒子的能量高出1億倍。

高能宇宙射線來自恒星、超新星甚至是黑洞。但是極高能宇宙射線卻是一個巨大的謎題：它們的能量太高了，以至于科學家根本不知道是什么樣的宇宙加速器能夠把它們推動至如此高的能量。但是，必須是有什么東西加速了這些粒子。而你的工作就是為了解開它神秘的面紗。

（查看《自制粒子探測器，觀測來自宇宙的太空射線》了解更多。）

【暗物質】

你肯定是個喜歡競技的人，因為許多科學家預測暗物質就在發(fā)現的邊緣。競賽早已開始，就看誰能夠先找出它究竟是由什么構成的。加入這個尋找隊伍的科學家也在迅速增加。

暗物質要比可見物質的含量多出五倍，占據了宇宙總能量的27%。但是科學家還沒有直接探測到暗物質的存在。

暗物質最有希望的候選者被稱為大質量弱相互作用粒子（WIMP），已經有許多探測器專門設計來尋找它們的蹤跡。但是今年好幾個實驗結果都給出了零結果。因此有些人開始轉向把目標放在另一個稱為軸子（axion）的候選者上。

（查看《未知的~95%》、《LUX：我們沒有找到暗物質》和《雙重挑戰(zhàn)：零結果的陰影籠罩物理學》了解更多。）