一个“X17粒子”能暗示宇宙中的第五种力量吗?

由:马克曼奇尼|

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X17粒子可能有助于解释暗物质,这种神秘的物质被认为是宇宙中大量质量的原因。它可能是标准物理模型中解释的四种力之外的“第五种力”。Pcharito/维基共享(CC By-SA 3.0)

这是科学中最重要的四重奏。到目前为止,有人能够证明,宇宙是由四种“基本力量”支配的——重力电磁力、强力和弱力。也许他们并不孤单。2015年,据报道,一个由物理学家阿提拉·克拉斯纳霍伊(Attila Krasznahorkay)领导的匈牙利团队发现了第五种基本力量的新证据,这是以前科学界所不知道的。

该小组上传了另一篇关于该主题的论文arXiv(研究数据库)2019年10月23日。虽然许多科学家对这些发现持怀疑态度,但这项研究确实给了我们一个机会,来谈谈我们都认为理所当然的主要力量。

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基本力量是不可简化的,这意味着它们不能被分解成其他更基本的力量。这些都是其他已知物理互动类型背后的核心现象。例如,摩擦、张力和弹性都是派生的电磁

你会问,那是什么?电磁力是一种影响所有带正电荷和负电荷的粒子.带异性电荷的相互吸引,带同性电荷的相互排斥。这一原理不仅能让磁铁粘在冰箱上,也是固体物体能保持形状的原因。

与电磁学相比,重力是相当弱的。令人惊讶的是,它实际上是四个基本要素中最弱的一个——包括所谓的“弱力”。(我们稍后会讲到这个问题。)现在,让我们转向相应的命名强大的力量.这是把原子核固定在一起的东西,即使它们的带电质子不断地试图逃逸。

最后,但同样重要的是,还有弱力(也就是“弱相互作用”)。通过改变粒子,它有助于进行放射性测年,这是科学家用来确定化石和人工制品年龄的一种方法。你知道弱力吗权力的太阳?这是件大事。

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搞清楚这一切

科学家们有一个理论,很好地描述了其中的三种力。被称为标准模型在物理学中,它由各种测量和数学公式组成。它还将基本粒子分解为类别和子类别。

麻省理工学院的物理学家理查德·米尔纳在一封电子邮件中说:“物理学的标准模型(SM)是目前描述所有能量下的亚原子世界的框架。”“它是在二战后发展起来的,据我统计,自1950年以来,至少有18个诺贝尔物理学奖被授予对其发展做出贡献的人。”

像所有好的理论一样,标准模型具有精确性预测无数的科学突破,包括难以捉摸的发现希格斯玻色子2012年7月4日。

然而,它并不能回答所有的问题。标准模型没有为重力提供解释,也没有让科学家更接近于理解重力暗物质,一种神秘的成分,构成了27%我们的宇宙。

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寻找X17粒子

这就是Krasznahorkay和他的同伴们的切入点。在2015年匈牙利科学院核研究所,他们看受激发的铍-8原子衰变在一个粒子加速器.正常情况下,这个过程会释放光,然后光会转化为电子和正电子(一种带正电荷的亚原子粒子)。

果然,事情就是这样。但后来事情变得有趣了。通常铍-8以一种可预测的方式衰变奇怪的大量这些电子和正电子以140度的角度相互排斥。

为了解释这种过剩现象,Krasznahorkay的研究小组认为,在原子衰变的过程中形成了一种从未见过的粒子。根据他们的计算,这个理论上的亚原子物体的质量约为1700万电子伏。他们把它命名为"X17”粒子

现在,X17又上了新闻。最近,同一位匈牙利科学家在氦-4的衰变样本中发现了异常。根据他们在arXiv上发表的论文,一个意料之外的正电子和电子过剩被释放出来——可能是因为另一个X17粒子被创造出来了。

如果这个神秘粒子存在,它可能是非常特别的东西。也许——只是也许——这是一种新发现的载流子。

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情况下没有关闭

玻色子旋转的粒子可能吗缺乏内部结构.众所周知,它们携带力量,使它们成为标准模型的组成部分。

米尔纳解释说,在标准模型下,“力是通过其他亚原子粒子之间的‘载体’玻色子的交换而发生的”。据说四种基本力各有不同相应的玻色子.传输引力的载体玻色子还没有被发现,但与强力、弱力和电磁力有关的载体玻色子已经有了很好的证据。

据推测,X17将是第五种我们从未知道存在的基本力的载体玻色子。也许说力在某种程度上与暗物质有关。

但我们有点超前了。你看,首先并没有确凿的证据证明X17的存在。欧洲核研究组织,更广为人知的名字是欧洲核子研究中心- - - - - -尚未找到任何粒子的痕迹。新的arXiv论文仍在等待其他科学家的同行评审。

“必须有独立的小组进行实验,以确定X17的存在。匈牙利的实验应该重复,”米尔纳写道。他和他的同事们提出了一个建议,在弗吉尼亚州纽波特纽斯的托马斯·杰斐逊国家加速器设施进行“散射实验”,试图产生X17粒子。

目前,标准模型没有考虑任何新的基本力量。所以如果X17和它所谓的“第五种力量”是真的,我们就得修改一下老SM。无论如何,很明显,亚原子世界仍然充满着秘密。

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