科學家宣稱發現宇宙中第五種基本力的證據
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。
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
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。
澳大利亞悉尼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。