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[未解之谜] 第五元素成真?科学家称发现第五种自然力量 或解开宇宙之谜

作者:蓝扬日期:2019-11-25 分类:神秘之旅

科学们早就认识到有四种"基本力量"支配着自然。我们宇宙的物质被这些力吸引到一起,或者被这些力推开。四种力中包括引力和电磁力,这些力能产生重要的远距离相互作用,其影响可以在日常生活中直接观察到。还有两种力被称为强核力和弱核力,它们在微小的亚原子距离上产生力并支配核物理。

多年来,有很多未经证实的观点声称自然中存在第五种基本力量, 然而长期寻找暗物质的努力却没有结果。暗物质是一种理论中存在的物质,据推测占宇宙总质量的80%,但至今尚未被发现。为了填补粒子物理标准模型无法解释的空白,科学们付出了更多努力来寻找新的力量。

匈牙利科学院(Atomki)核研究所的科学们日前正式发表了他们的研究结果,展示了第五种力量的作用。这项研究的首席科学阿提拉·克拉斯纳霍凯 (Attila Krasznahorkay) 称,这是他的团队第二次探测到一种新的粒子,他们称之为 X17,因为他们计算出它的质量为17兆电子伏,"X17可能是一个粒子,它将我们的可见世界与暗物质连接起来。"

X17的发现可以追述到几年前克拉斯纳霍凯团队对铍-8的放射性衰变的研究。自从剑桥建造了第一个粒子加速器,在20世纪30年代发现铍-8以来,这种不稳定原子的存在及其衰变的独特方式,一直是与恒星核合成有关的众多研究的焦点:恒星中的核聚变究竟是如何形成元素的?

2015年研究人员发现, 当质子向形成铍-8的锂-7同位素发射质子时,随后的粒子衰变并没有完全产生预期的光发射,并且发生了特定的微小"碰撞"。这个发现当时科学无法解释。

如果光的能量足够大,它就会转变成电子和正电子,它们会以一个可预测的角度相互推开,然后消失。根据能量守恒定律,随着产生两个粒子的光的能量增加,它们之间的角度应减小。至少从统计学上讲是这样。然而匈牙利的研究人员却发现随着原子的衰变而分离的电子和正电子数量出现了意想不到的增长,它们经常以140度的夹角相互推开。

从那以后,匈牙利研究人员把研究重点从铍-8的衰变转移到一个被激发的氦原子核的状态变化上。而且他们的研究有了新的进展。他们已经在稳定的氦原子中测量到了同样的结果,只是氦原子中的电子和正电子并没有以140度的角度分离,而是更接近115度,这一特征与在铍-8中观察到的异常相似。

匈牙利研究小组在论文中总结说,我们期待在未来几年里,X17粒子将会得到更多的独立实验结果。作为正式粒子,将其添加到任何物质模型中还有很长的路要走。如果全新粒子的存在得到证实,这意味着物理学家们将不得不重新评估粒子物理学现存的四种基本力之间的相互作用,并为第五种力腾出空间。或许科学们能更好地了解控制宇宙的力量,一个全新的基本粒子还可以彻底帮助科学家揭开暗物质的神秘面纱,而X17正是我们所想要的。

加州大学欧文分校的物理学和天文学教授乔纳森·冯告诉记者,他一直在关注克拉斯纳霍凯团队的工作,并相信他们的研究正在形成一个"游戏规则改变者"。如果这些实验结果可以被重复,他表示"这将是一个毫无疑问的诺贝尔奖"。

(编辑:陈娴)


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