第五种基本力被发现了?物理学家正在努力

来源:煎蛋网发布时间:2019-11-30

X17这种新基本粒子,科学家还在探索中。

宇宙中存在着支配万物的四大基本力:重力、电磁力和强、弱相互作用。现在,物理学家在氦原子中发现了第五种力的证据。

这也不是第一次有研究人员声称,找到了第五种力。几年前,在铍同位素的衰变过程中,正是现在这只团队看到了与作用在氦原子核内部相同的神秘力量——承载这种相互作用的粒子,被他们称之为X17。

如果得到证实,不仅可以发现新的粒子,完善宇宙中基本力的机制,还可以帮助科学家们一劳永逸地解决暗物质问题。

2016年,匈牙利核研究所的Attila Krasznahorkay和同事在分析了铍8衰变后放出光子的方式之后,怀疑其中存在着奇异的过程。

如果光子具备足够的能量,它将转换为电子和正电子,它们在湮灭之前将以可预测的方向远离彼此。

根据能量守恒,随着光子能量的增加,正负电子路径之间的角度应越来越小——至少从统计学讲是如此。

奇怪的是,Krasznahorkay团队未能观察到这一现象。大量光子制造出了以140度角分开的电子和正电子,违背了正常的统计结果。

他们的研究看起来足够有力,很快引起了全球研究人员的关注——他们提出,可能存在某种未知粒子。特征表明,神秘粒子必须是全新的基本玻色子。

这可不是稀松平常的物理发现。新的基本玻色子,意味着新的基本力。

根据假设,存在承载引力的粒子 “引力子”,但可悲的是,科学家始终未能找到。

由于其质量(17兆电子伏特,或约为电子的33倍)和短暂的寿命(约10^-14秒),新玻色子不可能成为承载四种已知力的粒子。

因此所有迹象都表明它是未知的第五种力的载体。但是物理学并未上头。非同寻常的结果,需要非同寻常的严苛审查,更不用说反复实验了。

幸运的是,Krasznahorkay团队,从那以后,将注意力转移到氦核激发态的变化。

与他们先前的发现相似,研究人员发现成对的电子和正电子以不符合当前公认模型的角度分开——这次,轨道夹角接近115度。

通过反推,研究小组计算出氦原子核里可能出现了质量不到17兆电子伏特的短寿命玻色子。

为了简单起见,他们将其称为X17。作为基本粒子,要想将其纳入现有的物理学框架,我们还有很长的路要走。

尽管2016年的实验被著名的《物理评论快报》所接受,但最新研究尚未经过同行评审。您可以在arXiv上下载论文的预印本。

但是,如果新玻色子不是奇怪的噪点或仪器未知异常,那么它与中子相互作用的事实就暗示了,这种力与标准模型里的四大相互作用(力)无关。

鬼魅般的暗物质,是现代物理学上空的一团乌云——全新的基本粒子可能就是我们一直渴望的钥匙,打开新世界的大门,通往不可见世界与可见世界的桥梁。

实际上,有大量实验室一直在探索X17。到目前为止,他们什么都没发现,但是还有大量的探索空间,要说排除可能性,现在还为时过早。

重新排布标准模型里的已知粒子及其组合,以便腾出空间容纳新的成员,这将是一场变革,而不是轻描淡写的注脚。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

原标题:物理学家找到了第五种基本力的证据

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