第五元素成真?科學家稱發現第五種自然力量 或解開宇宙之謎

2020-11-25 騰訊網

科學家們早就認識到有四種"基本力量"支配著自然。我們宇宙的物質被這些力吸引到一起，或者被這些力推開。四種力中包括引力和電磁力，這些力能產生重要的遠距離相互作用，其影響可以在日常生活中直接觀察到。還有兩種力被稱為強核力和弱核力，它們在微小的亞原子距離上產生力並支配核物理。

多年來,有很多未經證實的觀點聲稱自然中存在第五種基本力量, 然而長期尋找暗物質的努力卻沒有結果。暗物質是一種理論中存在的物質，據推測佔宇宙總質量的80%，但至今尚未被發現。為了填補粒子物理標準模型無法解釋的空白，科學家們付出了更多努力來尋找新的力量。

匈牙利科學院(Atomki)核研究所的科學家們日前正式發表了他們的研究結果，展示了第五種力量的作用。這項研究的首席科學家阿提拉·克拉斯納霍凱 (Attila Krasznahorkay) 稱，這是他的團隊第二次探測到一種新的粒子，他們稱之為 X17，因為他們計算出它的質量為17兆電子伏，"X17可能是一個粒子，它將我們的可見世界與暗物質連接起來。"

X17的發現可以追述到幾年前克拉斯納霍凱團隊對鈹-8的放射性衰變的研究。自從劍橋建造了第一個粒子加速器，在20世紀30年代發現鈹-8以來，這種不穩定原子的存在及其衰變的獨特方式，一直是與恆星核合成有關的眾多研究的焦點：恆星中的核聚變究竟是如何形成元素的？

2015年研究人員發現, 當質子向形成鈹-8的鋰-7同位素髮射質子時，隨後的粒子衰變並沒有完全產生預期的光發射，並且發生了特定的微小"碰撞"。這個發現當時科學家無法解釋。

如果光的能量足夠大，它就會轉變成電子和正電子，它們會以一個可預測的角度相互推開，然後消失。根據能量守恆定律，隨著產生兩個粒子的光的能量增加，它們之間的角度應減小。至少從統計學上講是這樣。然而匈牙利的研究人員卻發現隨著原子的衰變而分離的電子和正電子數量出現了意想不到的增長，它們經常以140度的夾角相互推開。

從那以後，匈牙利研究人員把研究重點從鈹-8的衰變轉移到一個被激發的氦原子核的狀態變化上。而且他們的研究有了新的進展。他們已經在穩定的氦原子中測量到了同樣的結果，只是氦原子中的電子和正電子並沒有以140度的角度分離，而是更接近115度，這一特徵與在鈹-8中觀察到的異常相似。

匈牙利研究小組在論文中總結說，我們期待在未來幾年裡，X17粒子將會得到更多的獨立實驗結果。作為正式粒子，將其添加到任何物質模型中還有很長的路要走。如果全新粒子的存在得到證實，這意味著物理學家們將不得不重新評估粒子物理學現存的四種基本力之間的相互作用，並為第五種力騰出空間。或許科學家們能更好地了解控制宇宙的力量，一個全新的基本粒子還可以徹底幫助科學家揭開暗物質的神秘面紗，而X17正是我們所想要的。

加州大學歐文分校的物理學和天文學教授喬納森·馮告訴記者，他一直在關注克拉斯納霍凱團隊的工作，並相信他們的研究正在形成一個"遊戲規則改變者"。如果這些實驗結果可以被重複，他表示"這將是一個毫無疑問的諾貝爾獎"。

（編輯：陳嫻）

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