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科學家發(fā)現(xiàn)新粒子了嗎 神秘粒子信號或幫助揭開暗物質之謎

2016-09-09

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  據(jù)國外媒體報道,物理學家近期認為他們可能發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子" title="基本粒子" target="_blank">基本粒子,這種新的粒子或許將能夠幫助解釋暗物質之謎。

  科學家們將這種粒子稱為“抹大拉玻色子”(Madala boson),這種粒子與此前被發(fā)現(xiàn)的所謂“上帝粒子”:希格斯玻色子之間存在很多的相似之處,但兩者仍然存在不同,科學家們認為這種粒子會與神秘的暗物質之間發(fā)生相互作用。按照目前的認識,暗物質占據(jù)了宇宙組成的大約27%。

  來自南非的研究人員對歐洲大型強子對撞機中多臺實驗裝置的數(shù)據(jù)進行了分析,發(fā)現(xiàn)了與所謂“抹大拉理論”(Madala hypothesis)相關的關鍵特征。

  來自南非金山大學高能物理組(HEP)的科學家們基于歐洲核子中心(CERN)在2012年的那場實驗結果提出了他們的最新理論,當時那場粒子對撞實驗最終導致了希格斯-玻色子的發(fā)現(xiàn)。南非的研究人員與來自印度以及瑞典的科學家們廣泛合作,當2015年和2016年在大型強子對撞機上重復這項實驗時,研究組發(fā)現(xiàn)其結果似乎與此前他們構想的理論相吻合。

  所謂“抹大拉玻色子”理論構想了一種全新的玻色子和場,其可以與暗物質之間發(fā)生相互作用。南非金山大學HEP組主管布魯斯·梅拉多教授(Bruce Mellado)表示:“物理學今天來到了一個十字路口,就像當年愛因斯坦和量子力學的先輩們所面對的情形。經(jīng)典物理學沒有辦法解釋很多現(xiàn)象,因此它引入了一些全新的概念,比如相對論和量子物理學,從而造就了我們今天所謂的現(xiàn)代物理學?!?/p>

  隨著2012年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代物理學標準模型中最后一塊缺失的碎片也被填上了。然而,這一看似完美的理論卻仍然無法解釋很多現(xiàn)象,比如暗物質的存在。但現(xiàn)在研究人員們認為,這種設想中的新粒子如果能夠得到證實,或許將幫助我們揭開暗物質的神秘面紗。

  第五種基本力?

  無獨有偶,關于這種全新基本粒子的消息被宣布的時機非常特別。就在幾周前,科學家們才剛剛宣布他們可能發(fā)現(xiàn)了一種此前未知的神秘亞原子粒子,并認為這種粒子的存在可能暗示存在著自然界中的第五種基本力。

  美國加州大學的理論物理學家們表示,他們發(fā)現(xiàn)的所謂“X玻色子”,如果得到證實,或許可以“徹底顛覆我們對于宇宙的理解”。這項已經(jīng)刊載于《物理評論快報》雜志上的成果,對匈牙利科學院的核物理學家們在2015年年中所進行的一項研究結果進行了分析。當時匈牙利科學家們開展的研究旨在搜尋所謂“暗光子”,科學家們猜想它們可能是組成看不見摸不著的暗物質的粒子,它們占據(jù)了宇宙的大部分質量。

  匈牙利科學家們的工作揭示了一種放射性衰變異常,暗示存在一種質量大約是光子30倍的輕質粒子。美國加州大學爾灣分校物理與天文學教授喬納森·馮(Jonathan Feng)指出:“實驗物理學家們無法確認這是一種新的基本力。他們只是觀察到一些數(shù)據(jù)的異常,指示可能存在一種新的粒子,但他們無法確認這究竟是一種物質粒子還是一種能量粒子?!?/p>

  加州大學爾灣分校的科學家們對匈牙利科學家們的實驗數(shù)據(jù)以及其他所有本領域的實驗進行了考察,結果認為相關數(shù)據(jù)強烈不支持物質粒子,也不支持暗物質光子的理論?;谶@一認識,他們提出了新的理論,將所有已有數(shù)據(jù)綜合起來并認為這項發(fā)現(xiàn)可能暗示存在第五種自然界的基本力。

  馮教授表示:“如果這一結果得到證實,那將是革命性的。數(shù)十年來,我們一直知道自然界中有4種基本力:萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力以及強相互作用力。如果相關結果能夠得到進一步的實驗證明,那么這第五種基本力的發(fā)現(xiàn)將有可能徹底顛覆我們對于宇宙的認識,并有可能幫助我們實現(xiàn)對力和暗物質的統(tǒng)一?!?/p>

  他們的初步分析已經(jīng)在4月份的論文預印本網(wǎng)站arXiv上,隨后的另外一篇文章則對先前的工作做了進一步闡釋。加州大學爾灣分校的科學家們所做的工作顯示,這個疑似粒子可能并非是什么暗光子,而是一種“疏質子X玻色子”。

  常規(guī)的電磁力會對電子和質子產(chǎn)生作用,而這種新發(fā)現(xiàn)的玻色子卻只會與電子和中子發(fā)生作用,并且只在極其有限的空間范圍內發(fā)生作用。論文合著者蒂莫西·泰特(Timothy Tait)指出:“從未有其他我們觀測過的玻色子類型具備與之相同的特征。有時候我們直接將其稱作‘X玻色子’,這里的這個‘X’就表示未知。”不過同時他也承認,未來的進一步實驗將是非常關鍵的。


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