科學家宣稱發現宇宙中第五種基本力的證據

2021-01-07 新浪科技

來源：新浪科技

匈牙利科學院的研究人員可能發現了存在第五種基本力的跡象，這引起了物理學界的爭論議論紛紛。這是一張宇宙網狀結構的示意圖

新浪科技訊 北京時間11月27日消息，據國外媒體報導，匈牙利科學院的研究人員聲稱，他們發現了宇宙中第五種自然力，這可能會改變我們對宇宙運行方式的理解。

研究人員觀察到，當粒子以一種奇怪的方式分裂時，可以看到一個活躍的、正在衰變的氦原子發出的光，而這種方式是目前物理學所不能解釋的。

這是領導該研究的匈牙利科學家阿提拉·克拉斯納霍凱（Attila Krasznahorkay）和他的團隊第二次探測到這種神秘的新粒子，他們將其稱為「X17」。研究人員發現，這種粒子的質量是17兆電子伏特（MeV），這相當於電子的33倍，質子的2%。克拉斯納霍凱說：「X17可能是一種能將我們的可見世界與暗物質聯繫起來的粒子。」

美國加州大學歐文分校物理學和天文學教授喬納森·馮（Jonathan Feng）一直密切關注著克拉斯納霍伊團隊的研究，他表示，這可能會成為「遊戲規則的改變者」。他還補充道，如果該研究可以重複，「那將是無需大腦思考的諾貝爾獎」成果。

希格斯玻色子是以希格斯教授（如圖）的名字命名的。這種粒子於2012年發現，是標準模型的重要組成部分

三年前，該研究小組就發現了鈹-8放射性衰變中的異常現象，表明存在一種新的粒子。如果他們的實驗結果被證實，那很可能會徹底顛覆我們對宇宙如何運作的理解。

目前最廣為接受的物理模型表明，自然界存在四種基本力：引力、電磁力，以及原子間的強核力和弱核力。阿提拉·克拉斯納霍凱的物理學家團隊在2016年的實驗表明，宇宙中還存在另一種力。

據報導，研究小組當時表示，他們發現了鈹-8的放射性衰變中有一種奇特的不規律現象。他們於2015年末在著名的《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表了研究結果。然而，根據Gizmodo網站上的報導，儘管該研究很具有顛覆性，但他們的論文受到的關注卻很少。

在發現鈹躍遷中的異常現象之後，加州大學歐文分校的物理學家構建了一種理論，對匈牙利研究人員的方法和結果進行了檢驗。該理論不僅與測量結果一致，還預測了一種質量為17MeV的新粒子。

澳大利亞雪梨大學的天體物理學教授杰倫特·劉易斯（Geraint Lewis）說：「這項研究告訴我們，如果結果沒錯，那就意味著在粒子之間還存在另一種溝通方式，我們還沒有將其歸納進數學。」

早在幾十年前，就有科學家推測了第五種基本力的存在。他們聲稱，這將有助於解釋粒子物理學標準模型無法解釋暗物質的原因。暗物質是一種看不見的物質，被認為構成了宇宙質量的80%以上。

理論物理學家提出了許多奇特的物質粒子，包括攜帶電磁力的「暗光子」。匈牙利的科學家就通過向鋰薄片發射質子來尋找暗光子。當鋰吸收質子時，會轉變成不穩定的鈹，鈹進一步衰變，產生電子和正電子。

當質子以140度撞擊鋰時，產生的電子和正電子比預期的更多。克拉斯納霍凱認為，這些額外的物質是由一種比電子重約33倍的粒子產生的。「我們對我們的實驗結果非常有信心，」克拉斯納霍凱說道。他還補充稱，研究團隊已經重複了好幾次測試。

然而，許多科學家對該研究結果表示懷疑。有研究者認為，我們還需要以更加謹慎的態度對待這一發現，現在就將17MeV的粒子視為確定的事實還為時過早。其他一些研究小組在進行實驗之後，並沒有探測到這種粒子，因此還不能認為該粒子已經真正被確認。此外，過去幾十年裡，一些曾宣稱發現17MeV的粒子的科學家，還聲稱檢測到其他新粒子，然而都無一得到其他團隊的證實。

這個發現為何如此令人興奮？

匈牙利科學院原子能研究所的物理學家稱，這一裝置（電子-正電子分光儀）發現了一種新粒子存在的證據

粒子物理學的標準模型認為，宇宙中的一切都是由基本粒子構成的，這些基本粒子由四種力控制著，即引力、電磁力、弱核力和強核力。這些力的作用範圍不同，強度也不同。

新研究中發現的新粒子如果存在的話，將不符合標準模型的描述，因此很可能開啟一個全新的粒子物理學領域。有人認為，該粒子甚至可能幫助科學家發現第五種基本力。

這一進展令人興奮，因為標準模型多年來一直未能解答一些問題，科學家渴望打破這一現狀，尋找新的理論。例如，標準模型不能解釋引力，因為它與廣義相對論並不相容，而廣義相對論是對引力如何起作用的最佳解釋。此外，標準模型也不能解釋暗物質粒子。

用來描述微觀粒子的量子理論，與用來描述宏觀物體的廣義相對論之間，也很難調和。在標準模型的背景下，還沒有人能使這兩者在數學上兼容。

根據大爆炸理論，物質和反物質在宇宙誕生之初的數量是相等的，所以它們應該在宇宙存在的第一秒左右就完全相互湮滅了。這意味著宇宙應該充滿光，而其他物質應該很少。正因為如此，在物質和反物質的物理性質上肯定存在著微妙的差異，使得宇宙中存在的物質遠遠超過反物質，從而構成我們所看到的恆星、行星，以及我們自己。

不過，僅就目前所觀察到的結果而言，還不足以證實這種新粒子的存在。（任天）

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