物理可以很漂亮有时激烈,但最直接的方面之一是宇宙中的一切都是由只有四种基本力:重力、电磁力、强核力和弱核力。
但现在匈牙利的物理学家认为他们可能已经发现了神秘的第五种自然力的证据。 而且,如果得到证实,这将意味着我们需要重新思考我们对宇宙实际运作方式的理解。
在我们开始讨论之前,让我们先回顾一下这四种力量,因为它们非常重要。 它们是物理标准模型,它解释了我们在宇宙中看到的所有行为和粒子。
从尺度较大的一端开始,重力负责将行星和重力保持在一起,电磁力负责将我们的分子保持在一起。
“在最小的层面上是另外两种力:强核力是原子核的粘合剂,弱核力帮助一些原子经历放射性衰变,”瑞安·曼德尔鲍姆 (Ryan F. Mandelbaum) 写道科普。“这些力似乎或多或少地解释了我们可以观察到的物理现象。”
去年发现了第五种力量的证据,当时来自匈牙利科学院报道他们向锂 7 发射了质子,并在坠落中发现了一种全新的超轻质子它只比电子重 34 倍。
尽管这听起来令人兴奋,但这篇论文基本上被忽视了,直到上个月底美国的一个团队发表了他们自己的数据分析,在预印本网站 arXiv 上。
加州大学欧文分校乔纳森·冯领导的美国研究小组表明,这些数据与之前的实验并不冲突,并计算出新的玻色子确实可能携带第五种基本力——科学界从此开始产生兴趣。
该论文尚未经过同行评审,所以我们不能太兴奋,但它已上传,以便其他物理学家可以仔细检查结果并添加他们自己的发现,这就是现在正在发生的事情。
作为自然杂志报道目前,世界各地的研究人员正在竞相进行后续测试,以验证匈牙利的发现,我们预计将在一年左右得到结果。
但如果你像我一样,你可能想知道,超轻玻色子与新的自然力有什么关系?
这并不是研究人员第一次声称发现了第五种力(甚至有一种维基百科页面第五种力量的可能性),但在过去的十年里,搜索确实升温了。 许多科学家认为可能存在一种称为“暗光子”的粒子,它可能携带一种新的力来解释暗物质- 占宇宙质量 80% 以上的看不见的物质。
这正是由物理学家 Attila Krasznahorkay 领导的匈牙利团队正在寻找的东西。 为此,他们向锂 7 的薄靶发射质子,碰撞产生不稳定的铍 8 原子核,然后衰变成电子和正电子对。
“根据,物理学家应该看到,随着电子和正电子轨迹分开的角度增加,观察到的电子对数量会下降,”埃德温·卡特利奇为自然。
但这并不是团队所看到的——在大约 140 度时,这些对的数量会跳跃,产生一个小碰撞,然后以更高的角度再次掉落。
克拉兹纳霍凯和他的团队表示,这种“碰撞”是一种新粒子的证据。 他们计算出这种新粒子的质量约为 17 兆电子伏特,这不是“暗光子”的预期质量,但可能完全是其他东西的证据。
“我们对我们的实验结果非常有信心,”克拉斯纳霍凯补充道自然。他说这种碰撞出现异常的可能性约为 2000 亿分之一(但请记住,尚未有其他团队证实这一点。)
冯的美国团队的分析并没有涉及重复实验,只是简单地通过计算来验证,至少在理论上,Krasznahorkay 所提出的超轻玻色子检测到了可以能够承载新的根本力量。
和所有优秀的科学家一样,物理学界对迄今为止的说法相当怀疑,特别是考虑到超轻玻色子并不是任何人都期望找到的。
“如果我被允许随意增强标准模型,这肯定不是我写下的第一件事,”麻省理工学院的杰西·塞勒(Jesse Thaler)没有参与这两项研究,告诉自然。 但他承认他正在关注接下来发生的事情。 “也许我们第一次看到可见宇宙之外的物理学,”他补充道。
如果国际研究界信守诺言,并在明年为我们提供更多数据进行分析,希望我们不必等待太久就能找到答案。