物理学家已经漫游无数的弦理论的“景观”空间,无数的数学理论的解决方案,其中每个解决方案提供的各种方程物理学家需要描述与现实偶然发现了这类方程的一个子集,相同的物质粒子存在于我们的宇宙。
但这不是一个小子集:至少有一千亿个这样的解，
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根据弦理论，所有的粒子和基本力都来自于微小弦的振动状态。为了数学上的一致性，这些弦在10维时空中振动。为了与我们对宇宙熟悉的日常体验保持一致，在三维空间和时间维度上，额外的六个维度被“压缩”，从而无法被探测到。
不同的紧化导致不同的解决方案。在弦理论中，“解”意味着时空的真空，由爱因斯坦的引力理论和量子场论所控制。每个解都描述了一个独特的宇宙，它有自己的一组粒子、基本力和其他定义性质。
一些弦理论学家把他们的精力集中在试图找到把弦理论与我们已知的、可观测的宇宙的属性联系起来的方法，特别是粒子物理学的标准模型，它描述了所有已知的粒子及其相互作用力，除了重力。
这项工作的大部分涉及到弦理论的一个版本，在这个版本中，弦之间的相互作用很弱。然而，在过去的20年里，弦理论的一个新的分支f理论已经允许物理学家研究强相互作用的弦，或者强耦合的弦。
“一个有趣的、令人惊讶的结果是，当耦合很大时，我们可以开始用几何的方式来描述这个理论，”费城宾夕法尼亚大学的Mirjam Cvetic说。
这意味着弦理论家可以使用代数几何——它使用代数技术来处理几何问题——来分析在f理论中压缩额外维度的各种方法，并找到解决方案。数学家们一直在独立研究出现在f理论中的一些几何形式。“它们为我们物理学家提供了一个巨大的工具箱，”同样来自宾夕法尼亚大学的林玲说。“几何学真的是关键……正是‘语言’使f理论成为如此强大的框架。”
Cvetic,林,波士顿东北大学的詹姆斯·霍尔沃森,和他们的同事们使用这种技术来确定一个类的解决方案与弦振动模式导致类似的费米子(或粒子的物质)所描述的标准模型,其中包括房地产,费米子进来三代(例如,电子、μ子和τ是一种类型的三代费米子)。
Cvetic和他的同事发现的f理论解中也有一些粒子表现出标准模型粒子的旋向性或手性。在粒子物理学术语中，这些溶液再现了标准模型粒子的精确“手性光谱”。例如，这些溶液中的夸克和轻子有左旋和右旋的形式，就像它们在我们的宇宙中一样。
这项新研究表明，至少有一千万亿种溶液中粒子具有与标准模型相同的手性光谱，这比迄今为止在弦理论中发现的溶液要多10个数量级。“这是迄今为止标准模型解决方案的最大领域，”Cvetic说。“这在某种程度上是令人惊讶的，实际上也是有益的，因为它原来是在强耦合弦理论体系中，几何学帮助了我们。”
万亿——虽然它比f理论中解决方案的规模要小得多，但它是一个非常大的数字。Halverson说:“因为这是一个非常大的数字，而且它在现实世界中得到了一些不平凡的东西，这是正确的，
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进一步的研究将包括揭示与真实世界的粒子物理学更强的联系。研究人员仍然需要在f理论的解决方案中计算出粒子之间的耦合或相互作用——这同样依赖于额外维度的紧化的几何细节。
可能在千万亿解的空间中，有一些耦合会导致质子在可观测的时间尺度内衰变。这显然与现实世界不符，因为实验还没有发现任何质子衰变的迹象。或者，物理学家可以寻找解决方案，实现标准模型粒子的光谱，以保持数学对称性称为r宇称。林说:“这种对称性阻止了某些质子衰变过程，从粒子物理学的角度来看，这种对称性非常有吸引力，但在我们目前的模型中却没有。”
此外，这项工作假设超对称性，这意味着所有的标准模型粒子都有伴侣粒子。弦理论需要这种对称性来保证解的数学一致性。
但是为了使任何超对称理论与可观测宇宙相符合，对称性必须被打破(就像用餐者在她的左右两侧选择餐具和酒杯会“打破”圆桌餐桌的对称性一样)。否则，伙伴粒子的质量将与标准模型粒子相同——但显然不是这样，因为我们在实验中没有观察到任何这样的伙伴粒子。
重要的是，大型强子对撞机(LHC)的实验也表明，即使在LHC探测到的能量尺度上，超对称——如果这是对自然的正确描述——也没有被打破，因为LHC还没有发现任何超对称粒子。
弦理论学家认为，超对称性可能只有在极高的能量下才会被打破，而这种能量在实验范围内是不可能很快达到的。“弦理论的预期是大规模(超对称性)断裂是完全可能的，这与大型强子对撞机的数据完全一致，”Halverson说。“这需要进一步分析，以确定在我们的案例中是否发生了这种情况。”
尽管有这些警告，其他弦理论家还是赞成这项新工作。麻省理工学院弦理论学家华盛顿•泰勒表示:“这无疑是向前迈出的一步，证明弦理论产生了许多具有标准模型特征的解。”
“这是非常好的工作，”哈佛大学f理论的开发者之一Cumrun Vafa说。“事实上，你不仅可以根据爱因斯坦方程，还可以根据我们想要的(粒子)光谱来安排几何和拓扑结构，
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但是，Vafa和Taylor都警告说，这些解决方案远远不能与标准模型完美匹配。使解与我们世界的粒子物理完全匹配是弦理论的终极目标之一。瓦法和其他一些人认为，尽管存在着无限的解决方案，但存在着一种与我们的宇宙相匹配的独特解决方案。他说:“我打赌确实有一个。”但是，“准确定位这一点并不容易。”
