物理可以很漂亮有時激烈,但最直接的方面之一是宇宙中的一切都是由只有四種基本力:重力、電磁力、強核力和弱核力。
但現在匈牙利的物理學家認為他們可能已經發現了神秘的第五種自然力量的證據。 而且,如果得到證實,這將意味著我們需要重新思考我們對宇宙實際運作方式的理解。
在我們開始討論之前,讓我們先回顧一下這四種力量,因為它們非常重要。 它們是物理標準模型,它解釋了我們在宇宙中看到的所有行為和粒子。
從尺度較大的一端開始,重力負責將行星和重力保持在一起,電磁力負責將我們的分子保持在一起。
「在最小的層面上是另外兩種力:強核力是原子核的黏合劑,弱核力幫助一些原子經歷放射性衰變,」曼德鮑姆 (Ryan F. Mandelbaum) 寫道科普。“這些力似乎或多或少地解釋了我們可以觀察到的物理現象。”
去年發現了第五種力量的證據,當時來自匈牙利科學院報道他們向鋰 7 發射了質子,並在墜落中發現了一種全新的超輕質子它只比電子重 34 倍。
儘管這聽起來很令人興奮,但這篇論文基本上被忽視了,直到上個月底美國的一個團隊發表了他們自己的數據分析,在預印本網站 arXiv 上。
加州大學歐文分校喬納森馮領導的美國研究小組表明,這些數據與先前的實驗並不衝突,併計算出新的玻色子確實可能攜帶第五種基本力——科學界從此開始產生興趣。
論文尚未經過同行評審,所以我們不能太興奮,但它已上傳,以便其他物理學家可以仔細檢查結果並添加他們自己的發現,這就是現在正在發生的事情。
作為自然雜誌報道目前,世界各地的研究人員正在競相進行後續測試,以驗證匈牙利的發現,我們預計將在一年左右得到結果。
但如果你跟我一樣,你可能會想知道,超輕玻色子與新的自然力量有什麼關係?
這並不是研究人員第一次聲稱發現了第五種力量(甚至有一種維基百科頁面第五種力量的可能性),但在過去的十年裡,搜尋確實升溫了。 許多科學家認為可能存在一種稱為「暗光子」的粒子,它可能攜帶一種新的力量來解釋暗物質- 佔宇宙質量 80% 以上的看不見的物質。
這正是由物理學家 Attila Krasznahorkay 領導的匈牙利團隊正在尋找的東西。 為此,他們向鋰 7 的薄靶發射質子,碰撞產生不穩定的鈹 8 原子核,然後衰變成電子和正子對。
「根據,物理學家應該看到,隨著電子和正電子軌跡分開的角度增加,觀察到的電子對數量會下降,”埃德溫·卡特利奇為自然。
但這並不是團隊所看到的——在大約 140 度時,這些對的數量會跳躍,產生一個小碰撞,然後以更高的角度再次掉落。
克拉茲納霍凱和他的團隊表示,這種「碰撞」是一種新粒子的證據。 他們計算出這種新粒子的質量約為 17 兆電子伏特,這不是「暗光子」的預期質量,但可能完全是其他東西的證據。
“我們對我們的實驗結果非常有信心,”克拉斯納霍凱補充道自然。他說這種碰撞出現異常的可能性約為 2000 億分之一(但請記住,尚未有其他團隊證實這一點。)
馮的美國團隊的分析並沒有涉及重複實驗,只是簡單地通過計算來驗證,至少在理論上,Krasznahorkay 所提出的超輕玻色子檢測到了可以能夠承載新的根本力量。
和所有優秀的科學家一樣,物理學界對迄今為止的說法相當懷疑,特別是考慮到超輕玻色子並不是任何人都期望找到的。
「如果我被允許隨意增強標準模型,這肯定不是我寫下的第一件事,」麻省理工學院的傑西·塞勒(Jesse Thaler)沒有參與這兩項研究,告訴自然。 但他承認他正在關注接下來發生的事情。 「也許我們第一次看到可見宇宙之外的物理學,」他補充道。
如果國際研究界信守諾言,並在明年為我們提供更多數據進行分析,希望我們不必等太久就能找到答案。