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一篇新的理论论文表明，Z玻色子和W玻色子等基本粒子的质量可能源于隐藏维度的扭曲几何结构。这项工作提出了一种绕过希格斯场作为粒子质量来源的方法，为理解希格斯场本身如何形成提供了新工具，也为解决粒子物理标准模型中一些长期存在的空白提供了可能途径。斯洛伐克科学院的理论物理学家Richard Pinčák表示：“在我们的模型中，物质源于几何本身的阻力，而非外部场。”
希格斯场于20世纪60年代首次被提出，用于解释基本粒子为何具有质量——这是当时阻碍构建一致粒子物理模型的重大问题。部分得益于希格斯场，物理学家才得以建立我们如今依赖的标准模型。其原理如下：想象宇宙充满了一种无形的粘性物质。任何穿过宇宙的粒子也会穿过这种物质，且每个粒子与它的相互作用略有不同。与这种物质强烈相互作用（如同在泥中跋涉）的粒子表现为“重”粒子，如W和Z玻色子；几乎不与之相互作用的粒子则为“轻”粒子，如电子；光子则完全不与之相互作用。这种相互作用被称为希格斯机制，它非常巧妙地解释了粒子质量的来源。
我们知道希格斯场是真实存在的，因为其量子涟漪——希格斯玻色子——最终于2012年在大型强子对撞机中被明确发现。然而，这并不意味着希格斯机制就是全部真相。例如，我们仍不清楚希格斯场为何具有这些性质，希格斯解决方案也无法解释暗物质、暗能量，或希格斯场最初为何存在。我们在某些地方缺失了信息——Pinčák及其同事认为，一些线索可能存在于隐藏的几何结构中，这基于他们对一种名为G₂流形的七维空间的研究。
流形是一种数学空间，是对任何可能具有曲线、褶皱或扭曲的“形状”的通用术语。物理学家常使用流形来描述时空几何，或弦理论等理论中提出的隐藏额外维度。这些空间可具有比日常生活中熟悉的上下、左右、前后更多的方向。有些流形需要七个独立方向，具有特定七维结构且排列方式严格受限的流形被称为G₂流形。研究人员开发了一种名为G₂-里奇流的新方程，能够模拟G₂流形随时间的变化。
Pinčák解释道：“如同有机系统（如DNA的扭曲或氨基酸的手性），这些额外维度结构可具有挠率——一种内在扭曲。当我们让它们随时间演化时，发现它们能稳定在称为孤子的构型中。这些孤子可为自发对称性破缺等现象提供纯几何解释。”孤子是一种单一、自维持的波，可永久保持其形状À..
结果还初步表明，宇宙的加速膨胀可能与G₂流形挠率所赋予的曲率有关。如果这种挠率表现为场，它应像希格斯场产生希格斯玻色子那样产生粒子。研究人员将这种假设粒子命名为Torstone，并描述了其预期行为。若Torstone存在，它可能在粒子对撞机异常、宇宙微波背景中的奇怪 glitch，甚至引力波 glitch 中被探测到。其存在远未被证实，但如果挠率场存在，我们现在知道从何处开始寻找。
这是一些相当大胆且深奥的理论，但希格斯场在其提出之初也是如此——且用了近50年才被证实。希望我们不必等待那么久来获得关于G₂流形的答案，但目前这种方法为解决一些紧迫问题提供了可能途径。Pinčák说：“自然通常偏爱简单的解决方案。或许W和Z玻色子的质量并非来自著名的希格斯场，而是直接源于七维空间的几何结构。”该研究已发表在《核物理B》上。
