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標題: 科学家发现“第五种力”存在证据 [打印本頁]

作者: 深蓝色的畅想 時間: 2022-5-15 12:44
標題: 科学家发现“第五种力”存在证据
物理学家说他们发现了可能存在第五种自然力量的迹象。这一发现来自芝加哥附近的一个实验室进行的研究。英国科学技术设备委员会表示，这一研究结果“为尚未发现的亚原子粒子或新力量的存在提供了有力的证据”。然而，这个子g-2实验的结果不能等同于决定性的发现。目前实验结果实际上是统计误差的概率是四万分之一。要声称这是科学发现，观测结果巧合的概率需要达到350万分之一。进行实验的英国团队负责人马克兰开斯特教授告诉BBC新闻记者：“我们发现子的相互作用模式与标准模型(即目前公认的解释宇宙基本构件行为模式的理论)不一致。” 这位来自曼彻斯特大学的研究人员也表示：“显然，这非常令人兴奋，因为这可能预示着一个由新的物理定律、新的粒子和一种我们从未见过的新力量组成的未来。” 报道称，这一发现是美国、日本和位于瑞士和法国边境的大型强子对撞机最近进行的一系列可喜的粒子物理实验结果中的最新发现。没有参与最新研究的英国剑桥大学教授本阿拉纳克(Ben Alanak)说：“我的直觉告诉我，这个发现会是真的。我整个职业生涯都在寻找我们已知范围之外的力和粒子，现在终于找到了。这是我一直在等待的时刻。我会睡不好，因为我太兴奋了。” 这个实验是在美国伊利诺伊州巴达维亚的国家费米加速器实验室进行的。在实验中，科学家通过研究称为子的亚原子粒子的行为来寻找新物理现象的迹象。开始科研竞赛。有人指出，我们世界的一些组成部分甚至比原子还要小。在这些亚原子粒子中，有些是由较小的成分组成的，而另一些则不能分解成任何其他成分(因此被称为基本粒子)。子就是这些基本粒子之一。它与电子相似，但质量是电子的200多倍。 g-2实验的内容是将这些粒子沿着一个14米长的环形结构发送，然后施加磁场。根据标准模型中包含的当前物理定律，这应该会导致子以一定的速度抖动。与预期相反，科学家发现子的震动比预期的要快。这可能是由科学界完全陌生的自然力量引起的。到目前为止，没有人确切知道这种潜在的新力量对子有什么影响。理论物理学家认为，这也可能与一些未被发现的亚原子粒子有关。关于这个粒子的真实面目，有不止一种观点有待证明。一种理论认为它是轻子夸克，而另一种理论称这种粒子为Z玻色子。上个月，参与大型强子对撞机实验的物理学家介绍了可能证明新粒子和新势力存在的实验结果。来自英国伦敦帝国理工学院的Mitsh Patel博士参与了该项目。他说，“为了得到一些实验来证明它真的是一个新事物，现在比赛真的开始了。这需要收集更多的数据并进行更多的测量。如果进展顺利，可以证明这些影响是真实的。” Alanak教授在他的理论模型中给可能的第五种力量起了不同的名字，包括“味觉力量”、“第三家族的超级力量”和最平淡无奇的“B-L2”。重力和电磁力是我们熟悉的基本力。除了这两种力之外，还有强核力和弱核力，它们支配着亚原子粒子的行为。第五种基本力可能有助于解释近几十年来困扰科学家的一些关于宇宙的主要问题。例如，宇宙正在迅速膨胀的观察被归因于一种叫做暗能量的神秘现象。然而，一些研究人员先前指出，这可能是第五种力量存在的证据。英国广播公司“夜空”节目的联合主持人玛吉阿德林-波科克博士告诉英国广播公司新闻记者：“这非常令人惊讶。它有可能彻底颠覆物理学。我们有许多未解之谜。这一发现可能会为我们提供解开这些谜团的关键答案。” 引起高度关注。根据英国《新科学家》周刊网站4月7日的报道，子的奇怪行为暗示着神秘新粒子和新生力量的存在。一种叫做子的基本粒子的奇怪行为可能意味着在物理的标准模型之外有奇怪的粒子和力。科学家之前已经发现了这种异常现象的迹象，但是一组新的测量结果增加了这一假设成立的可能性。据报道，子是带电粒子，所以当它们被放置在磁场中时，它们会开始旋转。因为有一种现象叫做进动，物理学家可以测量这种旋转的频率。“进动”是指粒子的旋转轴会轻微晃动，从而形成所谓的“摇摆区”。子在磁场中的旋转频率是由它与其他粒子和力的相互作用决定的，这种相互作用用一个叫做G因子的数来表示。利用粒子物理的标准模型，研究人员可以准确预测这个数字应该是多少。然而，在2006年，美国布鲁克海文国家实验室的实验结果开始偏离这些理论预测，——子的自转速度略快于应有速度。从统计学的角度来看，这些结果不足以证明标准模型是错误的，但它们成为了人们关注的原因。现在，伊利诺伊州的国家费米加速器实验室又做了一组新的实验，证明之前的实验结果有理由引起关注。布鲁克海文国家实验室的威廉莫尔斯说：“我们可能在布鲁克海文国家实验室犯了一个错误，实验设备要复杂得多的费米实验室可能会得到不同的答案，但事实并非如此。” 据报道，这种异常现象很可能源于一种量子力学现象：虚拟粒子。它们是由一个粒子和它的反物质粒子组成的粒子对。由于量子波动，反物质粒子在瞬间突然出现又消失。虽然它们存在的时间很短，但它们可以影响真实粒子——(如子——)的行为。因为这些虚粒子对是随机的，来自时空，所以它们可以是任何一种粒子。有些粒子可能是我们已经知道的，比如电子及其反物质粒子——正电子，但有些粒子可能是更奇特的东西。英国利物浦大学的乔普莱斯是费米实验室的研究员。究团队的一员。他说：“突然出现和消失的不只有已知的粒子，还有尚未被发现的粒子。” 不过，科学家用来预测μ子的g因子的模型只将已知虚拟粒子预计会产生的效果考虑在内。因此，如果实验结果与这些模型冲突，那就表明，在标准模型之外可能存在其他粒子以及支配这些粒子的奇异力量。尚需更多数据在费米实验室获得这一研究结果之前，位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机项目物理学家宣布，他们发现μ子的衰变方式有些奇怪。普赖斯说，这两项研究结果可能存在关联。报道称，还没有足够数据能证明在标准模型之外肯定存在新粒子和新力。不过，费米实验室的研究人员到目前为止仅完成了对1/10实验数据的评估，且还在继续收集更多数据，因此，普赖斯表示，他们应该很快能断定这种异常现象是否真的由奇异粒子引起，抑或只是源自统计不确定性的人为产物。那些额外的测量数据可能还有助于缩小可能存在的新粒子的范围。

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