匈牙利科學(xué)院的研究人員可能發(fā)現(xiàn)了存在第五種基本力的跡象，這引起了物理學(xué)界的爭論議論紛紛。這是一張宇宙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的示意圖
科技訊 北京時(shí)間11月27日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，匈牙利科學(xué)院的研究人員聲稱，他們發(fā)現(xiàn)了宇宙中第五種自然力，這可能會(huì)改變我們對宇宙運(yùn)行方式的理解。
研究人員觀察到，當(dāng)粒子以一種奇怪的方式分裂時(shí)，可以看到一個(gè)活躍的、正在衰變的氦原子發(fā)出的光，而這種方式是目前物理學(xué)所不能解釋的。
這是領(lǐng)導(dǎo)該研究的匈牙利科學(xué)家阿提拉·克拉斯納霍凱（Attila Krasznahorkay）和他的團(tuán)隊(duì)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(fā)現(xiàn)，這種粒子的質(zhì)量是17兆電子伏特（MeV），這相當(dāng)于電子的33倍，質(zhì)子的2%?？死辜{霍凱說：“X17可能是一種能將我們的可見世界與暗物質(zhì)聯(lián)系起來的粒子?！?/p>
美國加州大學(xué)歐文分校物理學(xué)和天文學(xué)教授喬納森·馮（Jonathan Feng）一直密切關(guān)注著克拉斯納霍伊團(tuán)隊(duì)的研究，他表示，這可能會(huì)成為“游戲規(guī)則的改變者”。他還補(bǔ)充道，如果該研究可以重復(fù)，“那將是無需大腦思考的諾貝爾獎(jiǎng)”成果。
希格斯玻色子是以希格斯教授（如圖）的名字命名的。這種粒子于2012年發(fā)現(xiàn)，是標(biāo)準(zhǔn)模型的重要組成部分
三年前，該研究小組就發(fā)現(xiàn)了鈹-8放射性衰變中的異?，F(xiàn)象，表明存在一種新的粒子。如果他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果被證實(shí)，那很可能會(huì)徹底顛覆我們對宇宙如何運(yùn)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(qiáng)核力和弱核力。阿提拉·克拉斯納霍凱的物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)在2016年的實(shí)驗(yàn)表明，宇宙中還存在另一種力。
據(jù)報(bào)道，研究小組當(dāng)時(shí)表示，他們發(fā)現(xiàn)了鈹-8的放射性衰變中有一種奇特的不規(guī)律現(xiàn)象。他們于2015年末在著名的《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）上發(fā)表了研究結(jié)果。然而，根據(jù)Gizmodo網(wǎng)站上的報(bào)道，盡管該研究很具有顛覆性，但他們的論文受到的關(guān)注卻很少。
在發(fā)現(xiàn)鈹躍遷中的異?，F(xiàn)象之后，加州大學(xué)歐文分校的物理學(xué)家構(gòu)建了一種理論，對匈牙利研究人員的方法和結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)。該理論不僅與測量結(jié)果一致，還預(yù)測了一種質(zhì)量為17MeV的新粒子。
澳大利亞悉尼大學(xué)的天體物理學(xué)教授杰倫特·劉易斯（Geraint Lewis）說：“這項(xiàng)研究告訴我們，如果結(jié)果沒錯(cuò)，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(jìn)數(shù)學(xué)?！?/p>
早在幾十年前，就有科學(xué)家推測了第五種基本力的存在。他們聲稱，這將有助于解釋粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型無法解釋暗物質(zhì)的原因。暗物質(zhì)是一種看不見的物質(zhì)，被認(rèn)為構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的80%以上。
理論物理學(xué)家提出了許多奇特的物質(zhì)粒子，包括攜帶電磁力的“暗光子”。匈牙利的科學(xué)家就通過向鋰薄片發(fā)射質(zhì)子來尋找暗光子。當(dāng)鋰吸收質(zhì)子時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)變成不穩(wěn)定的鈹，鈹進(jìn)一步衰變，產(chǎn)生電子和正電子。
當(dāng)質(zhì)子以140度撞擊鋰時(shí)，產(chǎn)生的電子和正電子比預(yù)期的更多?？死辜{霍凱認(rèn)為，這些額外的物質(zhì)是由一種比電子重約33倍的粒子產(chǎn)生的。“我們對我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常有信心，”克拉斯納霍凱說道。他還補(bǔ)充稱，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)重復(fù)了好幾次測試。
然而，許多科學(xué)家對該研究結(jié)果表示懷疑。有研究者認(rèn)為，我們還需要以更加謹(jǐn)慎的態(tài)度對待這一發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在就將17MeV的粒子視為確定的事實(shí)還為時(shí)過早。其他一些研究小組在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后，并沒有探測到這種粒子，因此還不能認(rèn)為該粒子已經(jīng)真正被確認(rèn)。此外，過去幾十年里，一些曾宣稱發(fā)現(xiàn)17MeV的粒子的科學(xué)家，還聲稱檢測到其他新粒子，然而都無一得到其他團(tuán)隊(duì)的證實(shí)。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)為何如此令人興奮？
匈牙利科學(xué)院原子能研究所的物理學(xué)家稱，這一裝置（電子-正電子分光儀）發(fā)現(xiàn)了一種新粒子存在的證據(jù)
粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為，宇宙中的一切都是由基本粒子構(gòu)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(qiáng)核力。這些力的作用范圍不同，強(qiáng)度也不同。
新研究中發(fā)現(xiàn)的新粒子如果存在的話，將不符合標(biāo)準(zhǔn)模型的描述，因此很可能開啟一個(gè)全新的粒子物理學(xué)領(lǐng)域。有人認(rèn)為，該粒子甚至可能幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)第五種基本力。
這一進(jìn)展令人興奮，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)模型多年來一直未能解答一些問題，科學(xué)家渴望打破這一現(xiàn)狀，尋找新的理論。例如，標(biāo)準(zhǔn)模型不能解釋引力，因?yàn)樗c廣義相對論并不相容，而廣義相對論是對引力如何起作用的最佳解釋。此外，標(biāo)準(zhǔn)模型也不能解釋暗物質(zhì)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(diào)和。在標(biāo)準(zhǔn)模型的背景下，還沒有人能使這兩者在數(shù)學(xué)上兼容。
根據(jù)大爆炸理論，物質(zhì)和反物質(zhì)在宇宙誕生之初的數(shù)量是相等的，所以它們應(yīng)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(yīng)該充滿光，而其他物質(zhì)應(yīng)該很少。正因?yàn)槿绱耍谖镔|(zhì)和反物質(zhì)的物理性質(zhì)上肯定存在著微妙的差異，使得宇宙中存在的物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過反物質(zhì)，從而構(gòu)成我們所看到的恒星、行星，以及我們自己。
不過，僅就目前所觀察到的結(jié)果而言，還不足以證實(shí)這種新粒子的存在。（任天）
