物理学家发现自然界第五种力量的证据，X17粒子或解开暗物质之谜

新北狂纱

科学家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，而这些力似乎无法被还原为粒子之间更基本的相互作用。

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相互作用力和弱相互作用力，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85%，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，科学家们付出了更多努力来寻找新的力量。

现在关于自然界第五种基本力存在的新线索，再次来自匈牙利的一个实验室。匈牙利原子研究所的撒兹纳霍凯博士和他的同事花了数年时间研究铍-8的放射性衰变，这是一种不稳定的同位素。

2016年，他们公布了一项奇怪发现的细节，表明它是由一种此前未知的粒子引起的。现在同样的研究人员又发现了另一个异常现象，这次是激发态的能量转换。匈牙利原子核研究所的科学家们相信，他们可能已经发现了更多的确凿证据，证明了先前不为人知的第五种基本的自然力量。该研究10月23日发表在Arxiv论坛上。

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”。这个发现当时科学家无法解释。

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。

这项研究发现似乎足够有力，并很快引起了全球其他研究人员的注意，他们认为可能是一种全新的粒子造成了这种异常。

在同一间实验室进行的各种重新测试也都证实了这一结果。一年后同样的实验再次进行，在美国也得到了同样的结果。当原子衰变时，其组成部分之间的过剩能量会短暂地产生一个新的未知粒子，然后该粒子几乎立即衰变为一个可识别的正电子和电子对。但这并不意味着我们将都将会被彻底改变或被压扁。

幸运的是，在过去的几年里卡撒兹纳霍凯博士的团队并没有坐享其成。从那以后，他们把研究重点从铍-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，而且看起来与新发现的玻色子衰变的假设一致。

这种全新的未知粒子被称为“疏质子X玻色子”（protophobic X boson），它所携带的力在微观距离上的作用并不比原子核大多少。该粒子被命名为X17，因为它的质量被计算为17兆电子伏特。

所有迹象都表明玻色子是某种新的第五力量的载体。但是物理学家并没有急于过早地庆祝该发现。寻找一个新粒子一直是物理学上的重大新闻，并且需要进行大量审查，更不用说重复实验了。

该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。或许科学家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。

原文地址：今日头条

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