克里斯托弗·卡罗内当选为美国物理学会会员
标准模型是物理学家对粒子和相互作用的既定清单的称呼，而宇宙正是由这些清单构成的。
“标准模型在它所涵盖的范围内确实非常非常有效，”克里斯·卡罗内说。几十年来，它一直非常强大，经受住了无数的实验测试。但是，尽管标准模型很好，它还是不完整的。
卡罗内是威廉玛丽学院物理系的教授。他最近当选为2017年美国物理学会会员，这一荣誉限于不超过美国物理学会会员的0.5%。Carone成为W&M物理系的第10位APS Fellow，他目前担任系主任。
卡罗内在美国科学学会的引文中提到了他对标准模型之外的物理学的贡献。他解释说，“新物理学”对于解释标准模型的结构以及标准模型无法预测的观测现象是必要的。
标准模型之外的物理学是理论家的领域，但卡罗内警告说，“理论”并不一定意味着疯狂的猜测。他解释说，他的大部分工作都是可以测试的。
他说：“对于我所做的这种理论，其结果可以与实验数据进行比较。”“如果我正在研究标准模型中的一些特殊谜团，而我写下的理论中有额外的粒子，那么我特别感兴趣的是追求理论中那些额外粒子在目前正在运行的对撞机实验范围内的部分，或者可能在地平线上。”
新物理学理论处理诸如希格斯玻色子质量的轻性以及为什么顶夸克的质量与电子的质量如此不同等问题。超越标准模型的物理学解决了暗物质和暗能量的理论存在，暗能量是观测到的宇宙加速膨胀背后的原因。
一些有趣的新物理理论也涉及到引力，这是我们最熟悉的力。引力以一种对理论学家有帮助的方式出现。卡罗内解释说，高能物理学中两个最大的谜团是暗物质和暗能量。
“暗能量通过其对宇宙演化的引力作用而为人所知，而暗物质通过其对星系旋转的引力作用而为人所知，”他说。“虽然我们不确定暗物质或暗能量的本质，但由于它们的引力相互作用，我们可以肯定它们的存在。”
卡罗内研究过暗物质理论；他解释说，暗物质是观测星系内部旋转所带来的引力难题的理论答案。
他说：“围绕星系旋转的物质速度太快，无法被可见恒星的引力所吸引。”“所以你可以从星系的旋转曲线推断，那里肯定有比你看到的更多的东西。”
物理学家已经排除了大块的太空碎片、不发光的行星和其他可能的原因，为什么星系旋转得比预期的要快。一段时间以来，卡罗内和其他理论家认为，一种新的基本暗物质粒子是最合理的解释。
“有一些粒子必须加入标准模型，”他说。暗物质粒子必须与电磁辐射（包括可见光）发生非常微弱的耦合，才能解释为什么你看不见它。
“但一切都与重力有关，”卡罗内补充说。“因此，如果你周围有这种额外的粒子——暗物质，那么你就有可能解释你没有看到的物质类型，但它正在影响星系的旋转曲线。”
关于暗物质粒子有许多理论描述，每个物理学家都希望他或她自己的数学描述能与实际观察相匹配。
卡罗内说，暗物质粒子的验证——如果它真的存在的话——几乎肯定会来自大型强子对撞机或任何其他设施进行的实验。他解释说，寻找新粒子需要理论学家和实验学家共同努力。
“当你开始碰撞并产生大量粒子时，找到一个信号就像大海捞针一样，”卡罗内说。“为了找到新的物理学，你需要非常了解信号和潜在的背景。在这个过程中，理论家为实验者提供了重要的指导。”
在对撞机中产生的奇异粒子的寿命几乎短得难以想象，而且每个粒子都有自己的探测器特征。卡罗内解释说，理论学家和实验学家有必要讨论最有希望的搜索策略，以识别可能是新粒子特征的数据特征，这些特征最容易与统计波动区分开来。“你会预料到统计上的波动，”他说。
“如果是这样的话，那你就再等一段时间，”他说。“随着实验者积累的数据越来越多，你可能会发现，随着时间的推移，与标准模型预测的差异在统计意义上降低了。”
2012年希格斯玻色子的发现填补了标准模型中最后一个未经验证的空白，而对标准模型之外的物理学的观测验证一直难以捉摸。
卡罗内说，彻底了解重力将会有巨大的帮助。
“在所有的自然力中，我们有量子理论来描述它们。但我们唯一不确定的是重力，”他说。“如果我们确定量子引力理论是什么，我们就能对许多其他问题有所了解。”