多重宇宙与隔离

现在请你走开，（因为）你已不再受欢迎。

格洛丽亚·盖罗（Gloria Gaynor）

天堂里的危机

尽管天堂膜里明令禁止赌博，但艾克还是积习难改。由于三番五次地违反禁令，他被判监禁，到监狱膜里服刑。监狱膜沿着第五维度与天堂膜遥遥相望。即使被关在监狱膜里，艾克还常常试图偷偷地与他的伙计们取得联系。但两膜相距遥远，通讯非常困难，他只能退而求其次，寄希望于可以在空间里走动的过路信使，但他们大多根本无视他的请求。偶尔有那么几个终于肯停下来为他传话到天堂膜里的，也总是迈着悠闲的步子，速度慢得让人心焦。

而与此同时，天堂膜里正酝酿着一场危机。那些护卫天使，曾英勇地捍卫了等级，而现在却无视其他居民的家庭观念，即将破坏稳定，引发世代混乱。堕落的天使认为，所有匹配都可以接受，他们还煽动大家都从另一代里抢一个战利品作伴侣。

艾克得知这一危机时惊恐无比，下定决心要挽救局势。不过艾克忽然意识到，他与天堂膜的联络被迫使用的缓慢、刻意的方式，正可以用来满足居住在天堂膜里那些不守规矩天使的极度膨胀的自负心理。这还真是一个明智的点子。幸好有艾克的干预，天使们不再威胁扰乱天堂秩序了。尽管艾克依然要服刑，但天堂膜里获救的居民将他誉为了永远的神话。

本章探讨的主题是隔离。额外维度对粒子物理学来说非常重要，而隔离就是其中的一个理由。粒子在物理上被分隔在不同的膜上，通过把不同的粒子限制在不同的环境中，隔离有可能解释区分粒子的不同特征。隔离也可能是“无政府主义原理”（认为所有东西都会相互作用）并不总是正确的原因。如果粒子隔离在额外维度，那么它们就不太可能相互作用。

原则上讲，粒子可以被隔离在三个空间维度里的。但就我们现在所知，三维空间里的所有方向和所有地点都是相同的：已知物理学定律告诉我们，粒子可能位于我们所见的三个维度的任何一个地方，因此不存在三维的隔离。但是，在多维空间里，光子和带电物体并不一定存在于任何地方，额外维度引进了一个分隔粒子的方法：不同的粒子类型可能被分隔在由不同的膜所占据的不同空间里。由于在额外维度里并非所有地点都一样，通过把不同的粒子类型限制于不同的膜上，额外维度便提供了一种隔离粒子的方法。

隔离粒子的理论可能会解决许多问题，艾克的故事指的就是隔离在超对称破缺中的应用——这是我对额外维度的首次尝试。由于超对称破缺模型通常会引起一些我们不希望的相互作用，因此四维理论正面临着严重的问题，而被隔离的超对称破缺看上去显然更有希望；隔离还可能解释粒子的质量为什么各不相同，在额外维度模型里为什么没有质子衰变发生。本章我们就将探索隔离及其在粒子物理学中的应用，我们会发现即便我们原以为适用于四维时空的观点，如超对称，在额外维度的背景下，也有可能成功。

我的额外维度历程

作为物理学家，我们是幸运的：我们有许多交流机会，能够与同行见面并分享一些激发灵感的科研思想。但是，粒子物理学每年召开的会议和研讨会数量如此之多，以至于究竟该参加哪一个实在是太令人难以选择了：有一些是重要的聚会，你可能有机会听到别人的新近研究，也可以宣讲自己的最新成果；有一些会议则相对较短，只持续两三天，与会的物理学家汇报的是高度专业领域里的重要新成果；还有一些会议是时间更长的研讨，物理学家在这些研讨会上开始或者完成与同事的合作。这些会议召开的地点常常那么吸引人，让你根本不想错过。

虽然牛津是一个好地方，但1998年7月我在那里参加的超对称会议，恰当地说还应属于第一类。多年来，超对称一直被认为是解决等级问题唯一可能的方法，因此它慢慢地发展成了一个重要的研究领域，物理学家每年都要聚集在一起探讨本领域里的最新进展。

而牛津会议却令人们颇感意外：会上最有趣的话题不是超对称，而是新出现的观点——额外维度。其中最令人振奋的一个发言是关于大额外维度的，即第19章的主题。其他的发言都谈到了弦理论里额外维度的前景，还有一些探讨的是额外维度的实验意义。在芝加哥理论学家杰夫·哈维的发言题目里，你就能清晰地看出这些观点充满了新奇和假设性：他和后来的几个发言人将他们的发言戏称为《梦幻岛》（Fantasy Island）；费米实验室的理论学家乔·莱肯（Joe Lykken）做的幻灯片里，甚至在其中一张上有个小人直指“Da膜，Da膜”（不用说，那些没有看过20世纪70年代美剧的人，是感觉不到其中的幽默的。它是一个关于纹身的笑话，因欢迎“Da飞机”到梦幻岛而闻名）。

且不管这些笑话，从牛津超对称会议返回时，我就开始思索有关额外维度的问题：为什么粒子物理学的问题会在一个额外维度的世界里得到解决呢？尽管我对正是热点的大额外维度持怀疑态度，也不打算去研究它，但我非常相信膜和额外维度会成为构建模型的重要工具，甚至有可能解释某些令简单的四维理论无可奈何的神秘的粒子物理学现象。

那一年，我计划在波士顿度过后半个夏季。我当时的惯例可不是这样：波士顿的大多数理论物理学家，包括我在内，每年夏天大部分的时间都在旅行，参加各种会议和研讨。但这次我决定留在家里休息，想想新的观点。

拉曼·桑卓姆，当时在波士顿大学做博士后，那年夏天也决定待在波士顿。以前开会的时候或我们到彼此的学院访问时，我经常遇到他，我们甚至同时在哈佛大学做过博士后。得知拉曼也在思考额外维度时，我想，与他谈论一下我的观点和问题也许会有不一样的火花。

拉曼是一个有趣的人，大多数物理学家在其事业早期都会研究一些相对安全的问题——大家都共同关注的问题，这样其实更容易取得进步，而拉曼却坚持要研究他认为最重要的问题，即便它极度困难或完全不被他人所关注，他也在所不惜。虽然他的天赋是有目共睹的，可由于他的偏执，始终不能获得一份终身教职，而只能第三次继续他的博士后职位。这时，拉曼开始思考额外维度和膜，他的兴趣与物理学界的其他人终于不谋而合了。

我们的合作开始于麻省理工学院的托斯卡尼尼分店，这是在麻省理工学院学生服务中心的一个冰激凌店，有上好的咖啡和冰激凌供应（很遗憾它现在已关闭了）。托斯卡尼尼是一个交流思想、激荡观点的理想场所，没有限制，不受打扰，同时还能让人尝到沁人心脾、激发科研灵感的美味。

那些日子，我们品味着咖啡闲聊，随着秋天的脚步一天天走近，研究也逐渐成形。到8月份的时候，为了记录讨论的细节，我们需要的黑板越来越大。那时我在麻省理工学院做教授，办公室里的黑板太小，我们就会逛到“无边的走廊”（贯穿麻省理工学院主建筑的长长过道）去寻找空教室。

我们研究的具体问题就是隔离在超对称破缺中的应用。这一观点是把引起超对称破缺的粒子从标准模型里隔离出来，由此阻止它们之间不该有的相互作用（见图17-1）。我们选择“隔离”，是为了区分粒子被不同的膜所分隔的模型与当时十分流行的所谓“隐藏区域”的超对称破缺模型。在隐藏区域模型里，超对称破缺粒子与标准模型粒子的相互作用很微弱，但并未实际隐藏（这有点儿名不副实），因此它们才会以现实世界不能接受的某些方式相互作用。

图17-1　超对称破缺模型。在这一超对称破缺模型里有两个膜：标准模型粒子在一个膜上，打破超对称的粒子被隔离在另一个膜上。两个膜都有三个空间维度上，它们被第五时空维度，也即第四空间维度分隔开来。

开始时，我对我们的观点热情很高，而拉曼却持怀疑态度；可随着时间的推移，我们的角色不断转换，但总是一个热情，一个冷静，就这样，我们很快穿越了许多研究的迷雾，最终到达了我们思考的物理学问题的核心。有时我们甚至会太过仓促地放弃一些观点，但通常总会有一个人能坚持足够长的时间，使一个观点取得进展。

弗朗西斯·培根与伽利略一起被认为是现代科学方法的奠基人，前者讲道：“为了保证结果的准确，你必须保留一定的怀疑，而同时又要取得进展，这是多么困难。”一边怀疑它的正确性，一边又怎么可能认真地去看待一个观点并深入研究它的结果？如果有足够长的时间，一个人可能在这两种态度之间辗转徘徊，最终得出正确答案。但是，当我们两个人都持相反态度时——这常常是几个小时，甚至是几分钟的事，那么我们很快就会放弃一个虽然有趣却是错误的观点。

可是，我们开始的观点，即通过隔离来防止超对称理论里不该有的相互作用，在我看来似乎就应该是正确的。四维里没有办法给出一个让人信服的解释，而额外维度似乎能为构建一个成功的模型提供必要的工具。可是，直到夏季即将结束的时候，我和拉曼才充分领悟了隔离及其对超对称破缺的作用，并最终对其意义达成了共识。

自然与隔离，信息封琐王国

隔离之所以重要，是因为它能够阻止由无政府主义原理引起的问题，那个未经证实的原理指出，在四维量子场论里，所有能发生的作用都会发生。但这一原理的问题在于，理论预言的相互作用和质量间的关系在自然界里是不存在的。一旦虚粒子被包括进来，即使是经典理论（没有考虑量子力学的理论）不会出现的作用也会出现，可见虚粒子引发了所有可能的相互作用。

有一个类比可以解释其中的原因：假设你告诉阿西娜明天有雪，阿西娜又告诉了艾克，那么即使你没有与艾克直接交流，你的信息仍会影响艾克明天的穿着——由于你的“虚”建议，他可能会穿带帽子的外套。

同样地，如果一个粒子与一个虚粒子相互作用，而这个虚粒子又与第三个粒子相互作用，那么最终的结果就是：第一个粒子和第三个粒子也产生了作用。无政府主义原理告诉我们，即使在经典理论中不存在，涉及虚粒子的过程是必然要发生的，而这些过程常常会引发不该有的相互作用。

粒子物理学理论里的许多问题都源于无政府主义原理。例如，由虚粒子引起的对希格斯粒子质量的量子贡献就是等级问题的根源，希格斯粒子采取任何路径都会受到重粒子的暂时干扰，这些干扰增大了希格斯粒子的质量。

我们在第11章中还看到了关于无政府主义原理的另一个例子：在大多数有超对称破缺发生的理论里，虚粒子都会引发不该有的相互作用——我们由实验得知不会发生的相互作用，这些作用会改变已知夸克和粒子的身份。这种味改变的相互作用在自然界中要么不存在，要么很少发生，若想让一个理论有效，我们必须消除这些作用——即无政府主义原理告诉我们会发生的作用。

虚粒子并不一定会导致这些不该有的预言。有一种情形，即当对一个物理量巨大的经典力学和量子力学贡献相互抵消时，理论就不会预言不该有的相互作用，但这一情形不太可能发生。即使经典贡献和量子贡献各自都非常大，我们仍然可以想象两者相加能得到一个可以接受的预言。但这种应对问题的方法几乎肯定只是替代真正解决方法的权宜之计。没有人会真的相信这种精确而偶然的抵消是不存在某些相互作用的根本解释，我们只是勉强用这种“幸运”的抵消来辅助我们忽略这些问题，继续其他方面的理论研究。

物理学家相信，只有当相互作用的抵消方式符合物理学家认为自然的观念时，相互作用才算真正从理论中消除了。在日常生活中，“自然”指的是那些不经人为干涉、自然而然发生的事；而对粒子物理学家来讲，“自然”指的不仅仅是发生的事情——它还意味着，如果某件事会发生，它不应给人留下任何迷惑。对物理学家来说，只有意料之中的事才是“自然”的。

无政府主义原理和量子力学引发的不该有的相互作用告诉我们，一个支持标准模型的基本理论若要正确，其理论模型里必须纳入新的概念。对称之所以重要的一个原因就是，它们是在四维世界里保证不出现不该有的相互作用的唯一自然的方法。关于哪些相互作用会发生，对称从根本上提出了一个另外的法则。借助下面的类比，你就能很容易地领会这一现象。

假设你要布置6套餐具，而这6套餐具摆设必须都是一样的，也就是说，你的摆设要允许存在一种对称变换，可以将其中的任何两套餐具对调。如果没有这种对称，你可以给这个人两把叉子，另一个人3把，而另一个人又是一副筷子；而有了对称的限制，你只能给所有6个人都摆设同样数量的刀叉、勺子和筷子——你不可能给这个人两把刀子，而给另一个人3把。

同样的道理，对称告诉我们并非所有的相互作用都会发生。即使有许多粒子能够相互作用，如果经典的相互作用保持对称，量子贡献通常也不会产生打破对称的相互作用。即使你包括了涉及虚粒子的所有可能的相互作用，但只要你开始没有打破对称，那就不会引起任何对称的破缺（只有第14章里提到过的极少见的反常现象例外）。在你的餐具摆放中如果必须保持对称，那么无论你怎么变换，加进水果勺也好，再加进切牛排的刀也好，那么你最后的摆放总归都是一样的。同样地，即使把量子力学效应算在内，也不会引发与对称不符的相互作用。如果在经典理论里对称没有打破，则没有任何路径让粒子产生破坏对称的相互作用。

不久以前，物理学家还一直以为对称是避开无政府主义原理的唯一方法。

在享用了足够的冰激凌之后，我和拉曼发现，隔开的膜又是一种方法。我当初之所以认为额外维度这么有希望，一个关键的原因就是，除了对称之外，它们又给出了另一个理由，这说明受限或异常的作用也可能是自然的。将不想要的粒子隔离起来可以阻止不该有的相互作用发生，因为被隔离在不同膜上的粒子通常是不会发生相互作用的。

因为相互作用总是发生在当地——只有在同一地点的粒子才会直接相互影响，所以在不同膜上的粒子之间的相互影响不会很激烈。被隔离的粒子可以与其他膜上的粒子产生联系，但只能通过一个可以在两膜之间穿行的、在其间作用的粒子。就像在监狱膜里的艾克一样，不同膜上的粒子只能通过激发一个中间媒介，以有限的途径彼此之间取得联系。即使这种间接的相互作用能够发生，其影响也是极其微小的，因为体空间里的中介粒子，尤其是那些有质量的介子，根本不能穿越很远的距离。

隔离

隔离之所以重要是因为它能够阻止无政府主义原理引起的问题。将不想要的粒子隔离起来可以阻止不该有的相互作用发生，因为被隔离在不同膜上的粒子通常是不会发生相互作用的。

被隔离在不同地方的粒子之间的相互作用受到了制约，这就如同在一个外来信息受到封闭的国家里，政府小心地掌控着边境和媒体，我权且称之为“信息封锁国”。在国内，人们要获得外面的信息，只有通过想方设法进入该国的外国游客，或者是通过走私进来的报纸和书籍。

被隔离的膜以同样的方式给我们提供了一个避开无政府主义原理的平台，这样便增加了一套自然淘汰的工具，以保证不该有的相互作用不会发生。隔离方法的另一个优点是，它能保护粒子不受对称破缺的影响。只要对称破缺的发生距那些粒子足够远，它就几乎不会对它们产生影响。

当对称破缺被隔离起来时，就好似传染病人都被限制在一个规定的区域内一样，传染病源就被切断了；或者用另一个比方来说，如果没有一个从中干预的信息传播者，无论外部世界发生的事件有多么严重，对信息封锁国都不会产生任何影响。如果没有边境渗透者，信息封锁国就能够独立于外部世界自施其政。

隔离，超对称的破坏者

我和拉曼在1998年夏天研究的一个特别问题是，隔离怎样在自然界运作才能产生恰好具备我们观察到的性质的超对称破缺宇宙。我们发现，超对称能完美地保护等级问题，并保证对希格斯粒子质量的巨大量子力学贡献相加为零。但正如我们在第13章里看到的，即使自然界中存在超对称，可为了解释我们为什么只见到粒子而没有见到超对称伙伴，超对称必须被打破。

不幸的是，对称破缺的大多数模型都预言了不会在自然界发生的相互作用，这样的模型不可能正确。我和拉曼想找到一个物理学原理，大自然也许就是用它来杜绝不该有的相互作用，这样我们就能将其纳入一个更成功的理论中。

我们将精力集中于膜宇宙背景下的超对称破缺，膜宇宙能够保持超对称，但就如在四维世界里一样，当理论的一部分包含了不能维持超对称的粒子时，超对称就会产生自发破缺。我和拉曼意识到，如果引发超对称破缺的所有粒子都与标准模型粒子分隔开来，超对称破缺的模型就不会出现很严重的问题。

我们假设，标准模型的粒子被限制在一个膜上，而能引发超对称破缺的粒子被隔离在了另一个膜上。我们发现，在这样一种构成中，量子力学可能引发的危险相互作用就未必会出现。除了由在空间穿行的中介粒子所传递的超对称破缺效应外，标准模型粒子的相互作用与在未破缺的超对称理论里是一样的。由此，就如在严格对称的理论中一样，与实验不符的不该有的味改变相互作用就不会发生。空间粒子既与超对称破缺膜上的粒子相互作用，又与标准模型膜上的粒子相互作用，它们精确决定了究竟哪些作用才可能发生——它们不一定包含那些不被允许的作用。

当然，必然有某个超对称破缺会被传递给标准模型粒子。如果超对称破缺没有被传递给它们，就没有东西能够使超对称伙伴的质量增大。虽然我们并不确切地知道超对称伙伴的质量值，但实验限制以及超对称在保持等级分化中所发挥的作用已告诉我们，它们的质量大概应是多少。

实验限制告诉我们超对称伙伴质量之间的定性联系，大致来说，所有的超对称伙伴的质量都应是相同的，这个质量大约应是弱力级质量——250 GeV。我们需要保证超对称伙伴的质量在这个范围之内，同时还要防止不应有的相互作用发生。所有片段都必须恰巧符合隔离的超对称破缺理论，这样，理论才有可能正确。

我们的模型成功的关键在于，寻找能将超对称破缺信息传递给标准模型粒子并给超对称伙伴以恰当质量的中介粒子。但我们还要确保这些中介粒子不会引致不可能的相互作用。

引力子

引力子既能与超对称破缺膜上的粒子发生相互作用，又能与标准模型膜上的粒子发生相互作用，而且引力子的作用是我们所熟知的——它们遵循引力理论。

引力子，无论高能量粒子在哪都能与之发生相互作用的空间粒子，似乎就是理想的候选者。引力子既能与超对称破缺膜上的粒子发生相互作用，又能与标准模型膜上的粒子发生相互作用，而且引力子的作用是我们所熟知的——它们遵循引力理论。我们能够证明引力子作用在产生超对称伙伴必要的质量时，不会引发可能导致夸克和轻子混淆其身份的相互作用——我们已知这种相互作用在自然界中不会发生。由此，引力子看起来是一个颇有希望的选择。

我和拉曼算出了超对称伙伴的质量，这要遵从信使引力子，我们发现，尽管组成要素很简单，但计算却复杂得令人吃惊。经典力学对超对称破缺质量的贡献竟然是零，只有量子力学效应才会传递超对称破缺。意识到这一点，我们将引力子引发的超对称破缺交流称作反常调解，选择这一名称是因为，正像我们在第14章里讨论的反常一样，特定的量子力学效应打破了本应保持的对称。重要的是，因为超对称伙伴的质量依赖的是已知的标准模型的量子力学效应，而不是未知的高维相互作用，所以我们能够预测超对称伙伴质量的相对大小。

我们花了好几天的时间才把它厘清，这意味着在同一天里，我可能一会儿失望一会儿欣喜。记得有天晚上吃饭时，我意识到了一个错误，因此，困扰了我一整天的问题终于迎刃而解了，我完全沉浸在了自己的思考中，把一起吃饭的同伴都吓坏了。最终，我和拉曼发现，如果引力能够传递超对称破缺，隔离的超对称破缺效果好得出奇。

所有的超对称伙伴都有了恰当的质量，规范微子和超夸克之间的质量关系也在我们希望的范围之内。尽管并非所有事情都如我们最初希望的那般简单，但超对称伙伴质量之间的重要联系都在恰当的范围，不会引发不可能的相互作用，这在其他的超对称破缺理论里可是一个大问题。只要再稍做修正，事情就将发挥作用。

而最值得欣慰的是，由于我们预言的超对称伙伴质量与众不同，我们的观点可以得到验证。隔离超对称破缺的一个重要特点是：

即使额外维度异常微小，大约10-31厘米，只是普朗克长度的100倍，但它仍会产生可见的效果。这有点超乎我们的常规认识。从常识来看，只有大得多的维度才可能通过修正的引力定律或新的重粒子产生可见的结果。

尽管当额外维度非常小时，我们确实无法看到以上任何一种实验结果，但引力子以一种特殊的方式将超对称破缺传递给规范微子，我们可以由已知的引力作用和发生在超对称理论里的已知相互作用来计算。隔离超对称破缺模型预言了不同规范玻色子的超对称伙伴即规范微子的质量比，而这些质量是可以测量的。

这非常令人振奋，如果物理学家发现了超对称伙伴，他们就能确定它们之间的质量关系是否符合我们的预言。寻找这些规范微子超对称伙伴的实验正在加紧准备，要在位于伊利诺伊州费米实验室的质子-反质子对撞机——Tevatron中进行。如果幸运，我们将在几年的时间里看到结果。

最后，我和拉曼都有理由相信我们发现了有趣的东西。但我们仍存一丝疑虑：我有点儿担心，像这么有趣的观点，如果正确的话，早该有别人发现了。我们还需保证在我们的模型里没有留下任何隐藏的缺陷。拉曼也认为，这么一个好主意怎么可能被忽略呢？但他相信它是对的，只是担心我们可能忽略了物理学文献里任何相似的观点。

拉曼的担心不无道理，超对称破缺的反常调解在大约同一时间也由其他物理学家独立发现了，其中有CERN的吉安·朱迪切（Gian Giudice）、马里兰大学的马库斯·卢蒂（Markus Luty）、伯克利的村山齐（Hitoshi Murayama）、比萨的里卡多·拉塔兹（Riccardo Rattazzi）。那年夏天，他们也在一起工作。我们的论文发表一天后，他们的也发表了。他们的研究在我看来真的很奇妙，我不明白两组物理学家怎么会在同一个夏季经历同样艰辛的思路历程。

但拉曼的猜测是正确的：其他人可能会有同样的兴趣。事实上，我们都是正确的。尽管观点类似，但他们的发展却与额外维度的动机无关，而如果没有额外维度，反常调解的质量只能是空中楼阁。里卡多曾大度地对我们共同的朋友、物理学家马西莫·波拉提（Massimo Porrati）说，我和拉曼做得更好，并非因为我们的反常调解形式更为正确，而是因为我们本就有一个所有人都会关注的理由，这个理由就是额外维度。如果没有额外维度，超对称破缺不会被隔离，而反常调解的质量就会被更大的效应所淹没。

自此，物理学家继续研究超对称破缺的隔离模型。他们发现了把这个与其他更早的观点结合起来的方法，构建了可能代表现实世界的、更为成功的模型。有人甚至找到了将隔离观点延伸回四维时空的方法。

模型多得数不胜数，我只提两个我认为特别有趣的观点：第一个观点是由拉曼和马库斯·卢蒂合作提出的，他们用弯曲几何的观点（第20章的描述）重新阐述了在四维时空隔离的效果。用这些观点，他们创建了一类新的四维超对称破缺模型。

第二个有趣的观点是规范微子调解。在这一观点里，对称破缺的传递不是通过引力子，而是通过规范玻色子的超对称伙伴——规范微子。要使这一观点发挥作用，规范玻色子和它的伙伴不可能被困在膜上，它们必须能自由地穿越体空间。拉曼提醒我，规范微子调解实际就是我们以前忽略的众多观点之一。

而优秀的模型构建者戴维·卡普兰（David E.Kaplan）、格兰姆·克里卜斯（Graham Kribs）、马丁·施马尔茨（Martin Schmaltz），以及扎卡赖亚·查科（Zacharia Chacko）、马库斯·卢蒂、安·纳尔逊（Ann Nelson）和爱德瓦多·庞顿（Eduardo Ponton）都证明我们很可能是操之过急，规范微子调解在传递超对称破缺质量时效果会更好，同时还保持了隔离超对称破缺的所有优势。[57]

闪光质量

隔离对称破缺是模型构建的一个有力工具，现实世界可能包含分隔的膜，而通过此假设来构建模型，物理学家可以探索大量的可能。

上一节解释了味改变相互作用问题是如何在超对称理论里获得解决的。而模型构建者面临的另一个极具挑战的问题是：为什么会有不同质量、不同味的夸克和轻子？希格斯机制赋予了粒子质量，但每一味的质量值却是不同的。只有每味粒子与发挥希格斯粒子作用的东西发生不同的相互作用，这才有可能。由于每种粒子类型的三味，如上夸克、奇夸克、顶夸克都有着完全一致的规范相互作用，它们具有不同的质量就很神秘，一定有某种东西使得它们彼此质量不同，但粒子物理学的标准模型却没有告诉我们它是什么。

我们可以构建模型来解释不同的质量，但所有模型几乎总会含有改变味粒子身份不该有的相互作用。我们需要的是能够安全地将味粒子区别开来的东西，而不要产生这些有问题的相互作用。

尼玛·阿卡尼-哈麦德（Nima Arkani-Hamed）与德裔物理学家马丁·施马尔茨假定不同的标准模型粒子被局限在隔开的膜上，并认为它们能解释一些质量。尼玛与萨瓦斯·迪莫普洛斯（Savas Dimopoulos）发现了一个更简单的模型：他们假定存在一个标准模型粒子都被限于其上的膜，膜上粒子之间的相互作用将所有的味粒子同等对待。但是，如果只有这种将所有味一视同仁的味对称相互作用，粒子的质量就应该是完全相同的。很显然，只有能将粒子区别对待的东西才可能解释质量的不同。

尼玛和萨瓦斯认为，引起味对称破缺的其他粒子被隔离在另外的膜上，与隔离超对称破缺的情形一样，只有通过空间的粒子，味对称破缺才能被传递给标准模型粒子。如果有许多体粒子与标准模型粒子相互作用，其中每个都会从不同距离由一个不同的膜传递味对称破缺，这样他们的模型就能解释标准模型里味粒子的不同质量。由远处的膜传递的对称破缺，比由附近的膜传递的对称破缺引起的质量要小，尼玛和萨瓦斯将他们的观点取名为“闪光”以强调这一事实。就如当光源离得较远时光会显得暗淡一样，由遥远的膜引起的对称破缺效应会更小。在他们的图景里，夸克和轻子之所以不同味，是因为它们每个都在与不同距离的不同膜相互作用。

额外维度和隔离都是解答粒子物理学问题令人振奋的新奇方法，但它未必会止步于此。最近我们发现，甚至在研究宇宙演变的宇宙学中，隔离也发挥了重要作用。很显然，我们仍必须去发现包含隔离粒子的宇宙（或多重宇宙）的所有特征，而新的观点仍将继续涌现。

●粒子可能被隔离在不同膜上。

●即使微小的额外维度也可能对可观察粒子的属性产生影响。

●被隔离的粒子并不一定会服从无政府主义原理，因为遥远的粒子不能直接相互作用，所以并非所有的相互作用都会发生。

●在一个引起超对称破缺的粒子与标准模型粒子被隔离开的模型里，超对称破缺可以不引起使粒子变味的相互作用。

●被隔离的超对称破缺是可以验证的。如果高能对撞机里能够生成规范微子，我们就可以对比规范微子的质量来确定它们是否与预言相符。

●被隔离的味对称破缺可能有助于解释粒子质量的差异。