大型強子對撞機為何能揭示高維空間？

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歐洲大型強子對撞機於今年4月5日正式重啟，在對撞機第二階段運行中，所得結果也許會揭示宇宙中可能存在的高維空間。為什麼能揭示？如何揭示？原理是什麼？

這是一類額外維模型，我就大概講講最簡單的模型吧。哪裡不懂可以回復問我。
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假設在四維時空的基礎上出現第五維捲曲的，微小的一個圓第五維，那麼粒子自然會在第五維方向運動，從而出現第五維方向的動量和能量。
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由於第五維是捲曲的，因此能量是分立的。（參見高數對圓周上函數的傅立葉變換。）
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基態對應普通的四維時空中的粒子態，激發態對應新的粒子態，而新的粒子態在四維下的表現就是質量很重。（由於質量和能量統一，激發態能量更高）
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由於至今都沒有任何關於高維存在的直接證據，所以可以預見第五維能量的第一激發態遠高於現在的能標（TeV）
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雖說這麼高的能標並不能直接由現在的對撞機產生，但是它可以以虛粒子的形式傳播。
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由於新的虛粒子導致了新的反應道，因此對各個反應的幾率都有修正，體現在各個反映的散射截面上，因此將實驗截面與新物理預言的截面對比即可推斷額外維度了。

我在LHC做額外維相關的唯象學和實驗探測。目前我們只考慮了兩種額外維模型，ADD和RS。ADD模型假設存在n個平直的額外維，通常我們取n＝6；RS模型假設時空是5維的anti de Sitter。這兩個模型的意義是，在額外維存在的尺度下，引力的強度會增大，或者說普朗克能標大幅降低到TeV的級別，從而和弱相互作用的能標相近解決所謂的hierarchy problem(為什麼引力比弱力弱這麼多)。既然引力的強度大幅增大，只要兩個對撞的parton的能量達到了真實普朗克能標，就會形成微型黑洞。這種黑洞會馬上衰變，比如衰變到一個正負電子對，或者是更有趣的 $e^pmmu^mp$ 。我們就是通過尋找這些衰變產物對真實普朗克能標做下限。另外樓上提到的KK粒子也是我們採用的一種手段，我就不重複了。

無非就是建一個高維的物理模型，這個模型會有相應的對實驗的預言，這個預言會不同於已有的理論，你觀測到了預言的現象，就意味著可能存在高維空間。

高維的模型可以建的千奇百怪各種各樣，所以理論預言也不盡相同。比如你可以讓高維捲曲也可以讓高維伸展你可以讓他捲曲成特殊的形狀你可以讓某些場（或者說粒子）只能在我們的3+1維里傳播而另外一些可以傳播到其他維，你可以讓額外維度固定，也可以讓時空本身具有動力學等。然後就是計算，算它的理論預言並沒有和現有已驗證的3+1維理論有什麼天大的不同，和原來基本是一個原理。

在另一個問題下闡述了人類如何利用粒子物理唯象學判斷四維空間的存在，也可以回答這個問題。

結論是：如果存在五維時空，那麼在五維時空中每存在一種粒子，在四維中就會相應地有一系列的無窮多種粒子。我們將在實驗上就能觀測到一系列的性質相似而質量不同的基本粒子。

詳細內容請戳原答案。

https://www.zhihu.com/question/52219201/answer/144620539

如果在原子上測出引力偏離（牛頓的平方反比定律），即意味著存在一個更高維度的宇宙，與我們此刻的宇宙相隔一個原子的距離。

如果粒子往其它維運動，其它維會產生動能，我們能觀測到的能量會減小，能量會不守恆