在弦理论的浩瀚数学宇宙中，物理学家们一直在搜寻那些能精确描绘我们所居住的宇宙的数学方程。在这一过程中，他们偶然发现了一组与我们所知的物质粒子相对应的方程式，这组方程的数量惊人，超过了万亿之巨。
这个数字远超以往在弦理论中所找到的集合。
根据弦理论，宇宙中的所有物质和力量，皆源自于细小弦线的振动模式。为了在数学上保持自洽，这些弦存在于一个十维的时空结构中。然而，为了与我们三维空间和一维时间的宇宙体验相协调，其余的六维需要被“蜷缩”，从而在日常检测中隐而不现。
不同的蜷缩方式导致了不同的数学解。在弦理论的框架中，所谓的“解”指的是由爱因斯坦的引力理论与量子场论结合而得的时空模型。每个这样的模型代表了一个独特的宇宙，它包含了独有的粒子、基本力及其他本质属性。
多年来，不少弦理论学者努力寻找能将弦理论与现实世界连接起来的方法，特别是要将之与描述除引力之外的所有已知粒子及其相互作用的粒子物理标准模型联系起来。
大部分的研究集中在弦理论的一个特殊版本中，其中弦之间的相互作用力较弱。然而，在过去的二十年间，弦理论的一个新分支——F理论，使得物理学家们得以研究相互作用力较强或耦合度较高的弦。
费城宾夕法尼亚大学的米尔加姆·克维奇教授表示：“一个引人注目且出人意料的发现是，在耦合度极高的情况下，我们可以从几何学的角度来对理论进行描述。”
这为弦理论家们开启了一扇新的大门，他们得以运用代数几何——一种利用代数方法求解几何问题的技术——来分析F理论中各式各样的额外维度蜷缩方式，并找到了可行的解决方案。数学家们也独立研究了F理论中自然产生的一些几何问题。宾夕法尼亚大学的研究团队表示：“这些成果为我们提供了巨大的研究工具箱，几何学成为了关键的沟通语言，正是这种‘语言’使得F理论成为一个强有力的分析框架。”
在此基础上，克维奇和波士顿东北大学的詹姆斯·哈沃森以及他们的合作者，利用代数几何技术找到了一类弦解，其中的弦振动模式能够产生与标准模型所描述的费米子（或物质粒子）特征相吻合的粒子。这些粒子包括所有三代费米子——例如电子、µ介子和τ介子。
从F理论中发现的这些粒子解，还表现出与标准模型粒子相同的手征性质。在粒子物理学领域，这些解准确重现了标准模型粒子的“手征谱”。例如，这些解中的夸克和轻子粒子具有左旋和右旋两种形态，如同它们在我们的宇宙中所展现的那样。
新研究表明，存在超过一千万亿个解，在这些解中，粒子的手征谱与标准模型完全吻合，这个数字远超弦理论领域迄今为止所找到的解的数量级。克维奇教授表示：“这是迄今为止所知的包含标准模型解的最大领域。在几何学帮助下，我们在强耦合的弦理论系统中取得的这项成果，既令人惊讶也颇具价值。”
尽管一千万亿这个数字比起F理论中解的总数（据最后计算高达10的272000次方个）来说还是小巫见大巫，但它仍旧是一个极为庞大的数字。哈沃森教授指出：“由于这是个巨大的数字，并且在现实世界的粒子物理中获得了一些不平凡的成果，我们应该严肃对待它，并继续深入研究。”
进一步的研究将着眼于揭示这些解与现实粒子物理世界之间更紧密的联系。研究团队还需计算F理论解中粒子之间的相互作用，这将取决于额外维度蜷缩的几何细节。
在万亿个解的范围内，可能存在一些解，其中的粒子相互作用会导致质子在可观测的时间范围内衰变。这与现实情况并不相符，因为至今还没有实验观察到质子衰变的迹象。或者，物理学家们可以继续寻找那些实现标准模型粒子谱的解，在这些解中，粒子保持一种被称为R宇称的数学对称性。研究者认为，这种对称性有可能阻止某些质子衰变的过程，这在粒子物理领域是非常吸引人的，尽管在我们目前的模型中尚未发现。
此外，这项工作还基于超对称性的假设，即标准模型中的每一个粒子都有一个“伙伴”粒子。弦理论要求这种对称性以确保解的数学一致性。
然而，为了使任何超对称理论与可观察的宇宙相匹配，这种对称性必须在某一点被打破（就像用餐者选择左手或右手持餐具和酒杯打破了桌子的对称性一样）。否则，伙伴粒子的质量将与标准模型粒子的质量相同，显然这并不符合实际情况，因为我们在实验中并未观察到任何这样的伙伴粒子。
至关重要的是，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，超对称性如果是对自然的正确描述，也不会被打破，因为LHC尚未发现任何超对称粒子。
弦理论家们相信，只有在极高的能量下，超对称才会被打破，而这些能量在短期内并不在实验所能触及的范围内。哈沃森教授表示：“弦理论的预测是，与大型强子对撞机数据完全吻合的大规模（超对称）破裂是完全可能的，这需要进一步研究以确定在我们的案例中是否会发生这种情况。”
尽管有这些提醒，其他弦理论学者还是对这项新研究表示了赞同。来自麻省理工学院的弦论学者华盛顿·泰勒表示：“这无疑是朝着证明弦理论能够产生许多具有标准模型特性的解决方案迈出的重要一步。”
哈佛大学F理论的开发者之一卡姆伦·瓦法也表示：“这是一项出色的工作，实际上，你可以精心安排几何结构和拓扑结构，使其不仅满足爱因斯坦的方程式，还能产生我们希望得到的粒子谱，这绝非易事。”
然而，瓦法和泰勒都指出，这些解与标准模型并不完全匹配。寻找与我们所处的粒子物理世界完全匹配的解是弦理论的最终目标之一。尽管存在无限多的解，但找到一个能精确匹配我们宇宙的独特解仍是一个挑战。然而，要精确地确定这个解并非易事。
