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为什么科学家一直在寻找新的亚原子粒子?我相信其中很重要的一个原因就是,在我们的宇宙中仍然有许多无法通过科学解释的谜团,而这些新的亚原子粒子或许可以帮助科学家们找到答案。不仅如此,科学家们也可以在这些新粒子当中获取更多的知识,从而发展成一些有用的新技术。事实上,今天我们日常生活中使用的许多物品都是从来自人类对分子和原子的研究基础上产生的。
很长一段时间以来,物理学家已经意识到自然界的四种基本作用力:电磁力、引力、弱核力和强核力。除此之外,科学家们相信自然界中还存在第五种作用力,而这种作用力正是可以帮助我们揭开暗物质谜团的钥匙。要知道,暗物质约占我们宇宙总质量的85%。那么科学家是否已经发现了这种新的自然基本力呢?
这些最新的发现是建立在2016年发表的一项科学研究基础上的,该研究暗示存在第五种力量。在这项研究中,匈牙利核研究所的物理学家们寻找了“暗光子”,他们认为暗光子会携带暗物质。为了证实这种奇怪的力量,研究小组使用粒子加速器以极高的速度将粒子穿过真空管。他们的目标是观察同位素在高能状态下是如何衰变的。在这些条件下粒子行为的任何像差都可能表明存在未知力。
这个研究小组观察到铍-8的放射性衰变,这是一种不稳定的同位素。铍-8粒子衰变后,研究小组亲眼目睹了意想不到的光发射。来自这个不稳定同位素的正电子和电子以140度的角度相互排斥。如果依照能量守恒定律去分析的话,这种情况是绝不应该发生的,故此科学家将其指向了一个未知的粒子。
另一组来自加州大学欧文分校(UCI)的研究人员认为,这个未知粒子不是暗光子,而是玻色子3。具体地说,他们称之为“恐原X玻色子”,这意味着大自然的第五种基本力量。玻色子是量子力学中的粒子,它们传输能量,起到粘合物质的作用,并控制物理力的相互作用。UCI研究小组提出新的玻色子确实与其他玻色子不同,很可能预示着一种新的力量。这种新玻色子有一个奇妙的特性,即只会在很短的距离内才与中子和电子相互作用。
在这项新的研究中,匈牙利研究小组见证了这种新型玻色子的实验证据,他们将其称之为X17粒子,因为其质量被测量为约17mev(兆电子伏)。在这个例子中,他们使用了氦的同位素。
对于人类来说,发现并理解第五种自然力可以让我们对神秘的“暗区”有一个相对清晰的理解。这个暗区就是科学家们所指的自然界中无法用标准模型描述的不可观测力。由于某些原因,来自宇宙空间的亚原子粒子几乎从未与标准模型中已知的粒子相互作用,那么发现第五种作用力就可能是理解这两个层次如何共存的有效途径。
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