物理学家一直在弦理论的“景观”中漫游——该理论的无数数学解的空间，其中每个解都提供了物理学家描述现实所需的方程类型——他们偶然发现了一组这样的方程，这些方程具有与我们宇宙中存在的相同的一组物质粒子。
但这绝非一个小子集：至少有一万亿个这样的解，使其成为弦理论中迄今为止发现的最大的此类集合。
根据弦理论，所有粒子和基本力都来自微小弦的振动状态。为了数学上的一致性，这些弦在 10 维时空中振动。为了与我们熟悉的日常宇宙体验（具有三个空间维度和时间维度）保持一致，额外的六个维度被“紧化”以至于无法探测到。
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不同的紧化导致不同的解。在弦理论中，“解”意味着受爱因斯坦引力理论支配的时空真空，该理论与量子场论耦合。每个解都描述了一个独特的宇宙，具有其自身的一组粒子、基本力和其他此类定义属性。
一些弦理论家将他们的努力集中在试图找到将弦理论与我们已知的、可观测宇宙的属性联系起来的方法上——特别是粒子物理学的标准模型，它描述了所有已知的粒子和它们的所有相互作用力，除了引力。
这项努力的大部分涉及弦相互作用较弱的弦理论版本。然而，在过去的二十年中，一种称为 F-理论的新弦理论分支使物理学家能够研究强相互作用或强耦合弦。
“一个有趣且令人惊讶的结果是，当耦合很大时，我们可以开始非常几何地描述该理论，”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——它使用代数技术来解决几何问题——来分析 F-理论中紧化额外维度的各种方法并找到解。数学家一直在独立研究 F-理论中出现的一些几何形式。“他们为我们物理学家提供了大量的工具包，” 同样来自宾夕法尼亚大学的林琳说。“几何学确实是关键……它是使 F-理论成为如此强大框架的‘语言’。”
现在，Cvetic、林琳、波士顿东北大学的 James Halverson 及其同事已经使用这些技术来识别一类具有弦振动模式的解，这些模式导致与标准模型描述的费米子（或物质粒子）相似的谱——包括所有费米子都以三代形式出现（例如，电子、μ子和 τ 子是一种费米子的三代）。
Cvetic 及其同事发现的 F-理论解中的粒子也表现出标准模型粒子的手性或螺旋性。在粒子物理学行话中，这些解再现了标准模型粒子的精确“手性谱”。例如，这些解中的夸克和轻子具有左手和右手版本，就像在我们宇宙中一样。
这项新工作表明，至少有一万亿个解中的粒子具有与标准模型相同的手性谱，这比迄今为止在弦理论中发现的解多 10 个数量级。“这是迄今为止标准模型解的最大领域，”Cvetic 说。“令人惊讶且实际上也令人欣慰的是，事实证明它位于强耦合弦理论领域，几何学在那里帮助了我们。”
一万亿——虽然它比 F-理论解的景观规模小得多（上次计数显示为 大约 10272,000）——但仍然是一个非常庞大的数字。“而且因为它是一个非常庞大的数字，并且它在现实世界的粒子物理学中得到了一些重要的正确结果，我们应该认真对待并进一步研究它，”Halverson 说。
进一步的研究将涉及揭示与现实世界粒子物理学更强的联系。研究人员仍然需要研究 F-理论解中粒子之间的耦合或相互作用——这再次取决于额外维度紧化的几何细节。
在万亿个解的空间内，可能存在一些耦合可能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，因为实验尚未看到任何质子衰变的迹象。或者，物理学家可以寻找实现标准模型粒子谱的解，该谱保留了称为 R-奇偶性的数学对称性。“这种对称性禁止某些质子衰变过程，并且从粒子物理学的角度来看非常有吸引力，但在我们目前的模型中却缺失了，”林琳说。
此外，这项工作假设了超对称性，这意味着所有标准模型粒子都具有伙伴粒子。弦理论需要这种对称性，以确保解的数学一致性。
但是，为了使任何超对称理论与可观测宇宙相符，对称性必须被打破（很像餐馆顾客选择餐具和玻璃杯放在她的左侧或右侧会“打破”圆桌餐桌设置的对称性）。否则，伙伴粒子的质量将与标准模型粒子相同——这显然不是这样，因为我们在实验中没有观察到任何这样的伙伴粒子。
至关重要的是，大型强子对撞机 (LHC) 的实验也表明，超对称性——如果它是对自然界的正确描述——即使在 LHC 探测的能量尺度下也没有被打破，因为 LHC 尚未发现任何超对称粒子。
弦理论家认为，超对称性可能仅在极高的能量下被打破，这些能量在短期内无法通过实验达到。“弦理论中的预期是，高尺度 [超对称性] 破缺完全有可能，这与 LHC 数据完全一致，”Halverson 说。“这需要进一步分析才能确定它是否发生在我们的案例中。”
尽管存在这些警告，但其他弦理论家对这项新工作表示赞赏。“这绝对是在证明弦理论产生许多具有标准模型特征的解方面向前迈进了一步，”麻省理工学院的弦理论家 Washington Taylor 说。
“这是一项非常好的工作，”哈佛大学的 Cumrun Vafa 说，F-理论的开发者之一。“事实上，您可以安排几何形状和拓扑结构，不仅与爱因斯坦方程相符，而且与我们想要的 [粒子] 谱相符，这并非易事。它在这里运作良好。”
但 Vafa 和 Taylor 都警告说，这些解远未与标准模型完美匹配。获得与我们世界的粒子物理学完全匹配的解是弦理论的最终目标之一。Vafa 是那些认为，尽管解的景观浩如烟海，但存在一个与我们宇宙相匹配的独特解的人之一。“我敢打赌只有一个，”他说。但是，“要精确定位这一点并不容易。”