寻找宇宙的第五种基本力

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四种宇宙基本力

宇宙由四个基本力控制：引力，电磁力，弱核力和强核力。这些力不仅支配着原子也支配着我们周围事物的运动和行为来自宇宙运行。不过，在过去几年，尽管还没有最终发现它，但越来越多的证据表明存在第五种基本力，人类仍然没有完全理解这种力。

基本粒子标准模型

组成物质最基本的单位称为基本粒子。随着物理学的不断发展，我们对物质构成的认知也在不断深入，因此基本粒子的定义随时间也有所变化。按照粒子物理学标准模，已知的基本粒子可以分为：费米子（包含夸克和轻子）以及玻色子（包含规范玻色子和希格斯粒子）；由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子。

其实，使用“ 力 ”来描述有点用词不当。比如引力，按照相对论学说，引力不是力量，它是空间与时间弯曲的一种影响。在标准模型中，每个力是一种载玻色子的结果。光子是电磁的玻色子；胶子是强相互作用的载体玻色子；而称为W和Z的玻色子则是弱相互作用的玻色子。从技术上讲，引力并不是标准模型的一部分，但假设量子引力具有一个称为引力子的玻色子。我们仍然没有完全理解量子引力，但是一个想法是引力可以与标准模型结合起来，从而产生一个大统一的理论。这种理论认为：强相互作用，弱相互作用和电磁相互作用可以统一成一种相互作用，目前统一弱相互作用和电磁相互作用的电弱统一理论已经获得实验证实。

我们发现的每种粒子都是标准模型的一部分。这些粒子的行为与模型非常精确地匹配。科学家一直在寻找标准模型之外的粒子，但到目前为止，他们从未有所发现。

目前为止，粒子的物理标准模型是科学认识的胜利，也是量子物理学的顶峰。

但是，这不意味着它就是完美无缺的。物理学家们已经开始意识到它存在一些严重的问题。

对星系的观察表明暗物质的存在

首先，我们现在知道粒子的物理标准模型无法按照我们认为的方式与引力相结合。在标准模型中，基本力应在较高的能量水平下实现“统一”。例如，电磁和弱电结合成电弱，而电弱与强电结合成为电子核力。在极高的能量下，电子核力和引力应该统一。粒子物理学的实验却表明，无法实现这种统一。

其次，更大的问题是暗物质的问题。最初，物理学家提出暗物质来解释为什么星系外缘的恒星和气体运动要比引力预测的快。星系中一定有一些看不见的质量。过去50年，有关暗物质的证据变得非常有力。我们已经观察到暗物质如何将星系聚在一起，如何在特定星系中分布以及它的行为。我们知道它与常规物质或自身之间的相互作用不强，并且在大多数星系中占了大部分质量。

但是，在粒子的物理标准模型当中找不到可以构成暗物质的粒子。暗物质很可能是由尚未发现的一些微粒构成的，这是标准模型无法预测的。

第三是暗能量。天文学家对遥远星系的详细观察表明，宇宙正在以一种不断增加的速度进行扩展。似乎有某种能量在推动这一过程，但我们不知道这一过程是如何做到的。这种加速可能是时空结构的结果，时空结构是一种导致宇宙膨胀的宇宙学常数。这可能是由尚未发现的某种新力量所驱动的。不管暗能量是什么，它占宇宙的三分之二以上。

所有这些问题都表明粒子的物理标准模型是不完整的。从根本上来讲，宇宙运作的方式缺少某些东西。从超对称到尚未发现的夸克，已经提出了许多完善标准模型的想法，其中的一个想法是存在第五种基本力。这种力量拥有自己的载体玻色子，以及我们发现的粒子以外的新粒子。

科学家们指出，宇宙的第五种力将以与标准模型相矛盾的微妙方式与我们观察到的粒子相互作用。

匈牙利核能研究所的科学家阿提拉·克拉斯纳霍凯

他们研究了氦4核衰变的异常现象，它建立在对铍8衰变的早期研究的基础上。铍8的原子核不稳定，衰变为氦4的两个原子核。2016年，匈牙利核能研究所的科学家阿提拉·克拉斯纳霍凯发现,铍8的衰变似乎违反了粒子的物理标准模型。当原子核处于激发态时，它会在衰变时发出电子-正电子对,并以不同角度从原子当中分裂出来，在较大角度观察到的线对数高于标准模型的预测值，这被称为Atomki异常。

之前已知的认识是，当处于激发态的原子衰变成其他粒子，如α 粒子、β 粒子或微中子的同时，会释出伽马射线光子，在铍-8 原子中，能量足够高的光子再衰变成电子与正电子，两者会以可预测的角度彼此远离；并且基于能量守恆定律，电子与正电子分开的夹角越大，则数量应该相对越少。然而 2016 年观察铍-8 原子的衰变结果显示，以 140 度夹角分开的电子与正电子数量却增加了，远远超乎预期。这可能表明原子在衰变的那刻，有多余能量短暂形成一个新的未知粒子，然后该粒子几乎立即衰变形成以 140度夹角分开的电子与正电子对。

这种异常有许多可能的解释，包括实验错误，但其中一种解释是由名为X17的玻色子引起的,它可能是质量为17 MeV的第5种宇宙基本力的运载玻色子。在新的研究当中，研科学家发现了氦4衰变的相似异常，X17粒子也可以解释这种异常。

尽管这听起来很令人兴奋，但有必要保持谨慎。基本上，假设X17粒子的存在是恰当，它可以解释异常。不过，如果X17粒子确实存在，那么科学家也应该在其它粒子实验中也会看到过它，但是他们没有见到。这种“第五力”的证据仍然很薄弱。

宇宙的第五种力可能存在，但科学家还没有找到它。我们所知道的是，粒子的物理标准模型并没有增加新粒子，这意味着，物理学家未来将有一些非常有趣的东西正待发现。

原文地址：今日头条

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所以王贻芳提设上大型拉子对撞机是对的。