科学家宣称发现宇宙中第五种基本力的证据

2019-11-28 | 见丰网
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科学家宣称发现宇宙中第五种基本力的证据

北京时间11月27日消息,据国外媒体报道,匈牙利科学院的研究人员声称,他们发现了宇宙中第五种自然力,这可能会改变我们对宇宙运行方式的理解。研究人员观察到,当粒子以一种奇怪的方式分裂时,可以看到一个活跃的、正在衰变的氦原子发出的光,而这种方式是目前物理学所不能解释的。

匈牙利科学院的研究人员可能发现了存在第五种基本力的迹象,这引起了物理学界的争论议论纷纷。这是一张宇宙网状结构的示意图

这是领导该研究的匈牙利科学家阿提拉·克拉斯纳霍凯(Attila Krasznahorkay)和他的团队第二次探测到这种神秘的新粒子,他们将其称为“X17”。研究人员发现,这种粒子的质量是17兆电子伏特(MeV),这相当于电子的33倍,质子的2%。克拉斯纳霍凯说:“X17可能是一种能将我们的可见世界与暗物质联系起来的粒子。”

美国加州大学欧文分校物理学和天文学教授乔纳森·冯(Jonathan Feng)一直密切关注着克拉斯纳霍伊团队的研究,他表示,这可能会成为“游戏规则的改变者”。他还补充道,如果该研究可以重复,“那将是无需大脑思考的诺贝尔奖”成果。

希格斯玻色子是以希格斯教授(如图)的名字命名的。这种粒子于2012年发现,是标准模型的重要组成部分

三年前,该研究小组就发现了铍-8放射性衰变中的异常现象,表明存在一种新的粒子。如果他们的实验结果被证实,那很可能会彻底颠覆我们对宇宙如何运作的理解。

目前最广为接受的物理模型表明,自然界存在四种基本力:引力、电磁力,以及原子间的强核力和弱核力。阿提拉·克拉斯纳霍凯的物理学家团队在2016年的实验表明,宇宙中还存在另一种力。

据报道,研究小组当时表示,他们发现了铍-8的放射性衰变中有一种奇特的不规律现象。他们于2015年末在著名的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表了研究结果。然而,根据Gizmodo网站上的报道,尽管该研究很具有颠覆性,但他们的论文受到的关注却很少。

在发现铍跃迁中的异常现象之后,加州大学欧文分校的物理学家构建了一种理论,对匈牙利研究人员的方法和结果进行了检验。该理论不仅与测量结果一致,还预测了一种质量为17MeV的新粒子。

澳大利亚悉尼大学的天体物理学教授杰伦特·刘易斯(Geraint Lewis)说:“这项研究告诉我们,如果结果没错,那就意味着在粒子之间还存在另一种沟通方式,我们还没有将其归纳进数学。”

早在几十年前,就有科学家推测了第五种基本力的存在。他们声称,这将有助于解释粒子物理学标准模型无法解释暗物质的原因。暗物质是一种看不见的物质,被认为构成了宇宙质量的80%以上。

理论物理学家提出了许多奇特的物质粒子,包括携带电磁力的“暗光子”。匈牙利的科学家就通过向锂薄片发射质子来寻找暗光子。当锂吸收质子时,会转变成不稳定的铍,铍进一步衰变,产生电子和正电子。

当质子以140度撞击锂时,产生的电子和正电子比预期的更多。克拉斯纳霍凯认为,这些额外的物质是由一种比电子重约33倍的粒子产生的。“我们对我们的实验结果非常有信心,”克拉斯纳霍凯说道。他还补充称,研究团队已经重复了好几次测试。

然而,许多科学家对该研究结果表示怀疑。有研究者认为,我们还需要以更加谨慎的态度对待这一发现,现在就将17MeV的粒子视为确定的事实还为时过早。其他一些研究小组在进行实验之后,并没有探测到这种粒子,因此还不能认为该粒子已经真正被确认。此外,过去几十年里,一些曾宣称发现17MeV的粒子的科学家,还声称检测到其他新粒子,然而都无一得到其他团队的证实。

这个发现为何如此令人兴奋?

匈牙利科学院原子能研究所的物理学家称,这一装置(电子-正电子分光仪)发现了一种新粒子存在的证据

粒子物理学的标准模型认为,宇宙中的一切都是由基本粒子构成的,这些基本粒子由四种力控制着,即引力、电磁力、弱核力和强核力。这些力的作用范围不同,强度也不同。

新研究中发现的新粒子如果存在的话,将不符合标准模型的描述,因此很可能开启一个全新的粒子物理学领域。有人认为,该粒子甚至可能帮助科学家发现第五种基本力。

这一进展令人兴奋,因为标准模型多年来一直未能解答一些问题,科学家渴望打破这一现状,寻找新的理论。例如,标准模型不能解释引力,因为它与广义相对论并不相容,而广义相对论是对引力如何起作用的最佳解释。此外,标准模型也不能解释暗物质粒子。

用来描述微观粒子的量子理论,与用来描述宏观物体的广义相对论之间,也很难调和。在标准模型的背景下,还没有人能使这两者在数学上兼容。

根据大爆炸理论,物质和反物质在宇宙诞生之初的数量是相等的,所以它们应该在宇宙存在的第一秒左右就完全相互湮灭了。这意味着宇宙应该充满光,而其他物质应该很少。正因为如此,在物质和反物质的物理性质上肯定存在着微妙的差异,使得宇宙中存在的物质远远超过反物质,从而构成我们所看到的恒星行星,以及我们自己。

不过,仅就目前所观察到的结果而言,还不足以证实这种新粒子的存在。

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【责任编辑:阿诺】
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