科學(xué)家們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到有四種“基本力量”支配著自然。我們宇宙的物質(zhì)被這些力吸引到一起，或者被這些力推開(kāi)，而這些力似乎無(wú)法被還原為粒子之間更基本的相互作用。

       四種力中包括引力和電磁力，這些力能產(chǎn)生重要的遠(yuǎn)距離相互作用，其影響可以在日常生活中直接觀察到。還有兩種力被稱為強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力，它們?cè)谖⑿〉膩喸�子距離上產(chǎn)生力并支配核物理。

       多年來(lái),有很多未經(jīng)證實(shí)的觀點(diǎn)聲稱自然中存在第五種基本力量, 然而長(zhǎng)期尋找暗物質(zhì)的努力卻沒(méi)有結(jié)果。暗物質(zhì)是一種理論中存在的物質(zhì)，據(jù)推測(cè)占宇宙總質(zhì)量的85%，但至今尚未被發(fā)現(xiàn)。為了填補(bǔ)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型無(wú)法解釋的空白，科學(xué)家們付出了更多努力來(lái)尋找新的力量。

       現(xiàn)在關(guān)于自然界第五種基本力存在的新線索，再次來(lái)自匈牙利的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。匈牙利原子研究所的撒茲納霍凱博士和他的同事花了數(shù)年時(shí)間研究鈹-8的放射性衰變，這是一種不穩(wěn)定的同位素。

       2016年，他們公布了一項(xiàng)奇怪發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，表明它是由一種此前未知的粒子引起的。現(xiàn)在同樣的研究人員又發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)異�，F(xiàn)象，這次是激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)換。匈牙利原子核研究所的科學(xué)家們相信，他們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了更多的確鑿證據(jù)，證明了先前不為人知的第五種基本的自然力量。該研究10月23日發(fā)表在Arxiv論壇上。

       自從劍橋建造了第一個(gè)粒子加速器，在20世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn)鈹-8以來(lái)，這種不穩(wěn)定原子的存在及其衰變的獨(dú)特方式，一直是與恒星核合成有關(guān)的眾多研究的焦點(diǎn)：恒星中的核聚變究竟是如何形成元素的？

       2015年研究人員發(fā)現(xiàn), 當(dāng)質(zhì)子向形成鈹8的鋰7同位素發(fā)射質(zhì)子時(shí)，隨后的粒子衰變并沒(méi)有完全產(chǎn)生預(yù)期的光發(fā)射，并且發(fā)生了特定的微小“碰撞”。這個(gè)發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)科學(xué)家無(wú)法解釋。

       如果光的能量足夠大，它就會(huì)轉(zhuǎn)變成電子和正電子，它們會(huì)以一個(gè)可預(yù)測(cè)的角度相互推開(kāi)，然后消失。根據(jù)能量守恒定律，隨著產(chǎn)生兩個(gè)粒子的光的能量增加，它們之間的角度應(yīng)減小。至少?gòu)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)上講是這樣。然而匈牙利的研究人員卻發(fā)現(xiàn)隨著原子的衰變而分離的電子和正電子數(shù)量出現(xiàn)了意想不到的增長(zhǎng)，它們經(jīng)常以140度的夾角相互推開(kāi)。

       這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)似乎足夠有力，并很快引起了全球其他研究人員的注意，他們認(rèn)為可能是一種全新的粒子造成了這種異常。

       在同一間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的各種重新測(cè)試也都證實(shí)了這一結(jié)果。一年后同樣的實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行，在美國(guó)也得到了同樣的結(jié)果。當(dāng)原子衰變時(shí)，其組成部分之間的過(guò)剩能量會(huì)短暫地產(chǎn)生一個(gè)新的未知粒子，然后該粒子幾乎立即衰變?yōu)橐粋�(gè)可識(shí)別的正電子和電子對(duì)。但這并不意味著我們將都將會(huì)被徹底改變或被壓扁。

       幸運(yùn)的是，在過(guò)去的幾年里卡撒茲納霍凱博士的團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有坐享其成。從那以后，他們把研究重點(diǎn)從鈹-8的衰變轉(zhuǎn)移到一個(gè)被激發(fā)的氦原子核的狀態(tài)變化上。而且他們的研究有了新的進(jìn)展。

       他們已經(jīng)在穩(wěn)定的氦原子中測(cè)量到了同樣的結(jié)果，只是氦原子中的電子和正電子并沒(méi)有以140度的角度分離，而是更接近115度。這一特征與在鈹-8中觀察到的異常相似，而且看起來(lái)與新發(fā)現(xiàn)的玻色子衰變的假設(shè)一致。

       這種全新的未知粒子被稱為“疏質(zhì)子X(jué)玻色子”（protophobic X boson），它所攜帶的力在微觀距離上的作用并不比原子核大多少。該粒子被命名為X17，因?yàn)樗�的質(zhì)量被計(jì)算為17兆電子伏特。

       所有跡象都表明玻色子是某種新的第五力量的載體。但是物理學(xué)家并沒(méi)有急于過(guò)早地慶祝該發(fā)現(xiàn)。尋找一個(gè)新粒子一直是物理學(xué)上的重大新聞，并且需要進(jìn)行大量審查，更不用說(shuō)重復(fù)實(shí)驗(yàn)了。

       該研究小組在論文中總結(jié)說(shuō)：我們期待在未來(lái)幾年里，X17粒子將會(huì)得到更多的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)結(jié)果。作為正式粒子，將其添加到任何物質(zhì)模型中還有很長(zhǎng)的路要走。

       如果全新粒子的存在得到證實(shí)，這意味著物理學(xué)家們將不得不重新評(píng)估粒子物理學(xué)現(xiàn)存的四種基本力之間的相互作用，并為第五種力騰出空間。或許科學(xué)家們能更好地了解控制宇宙的力量，一個(gè)全新的基本粒子還可以徹底幫助科學(xué)家揭開(kāi)暗物質(zhì)的神秘面紗，而X17正是我們所想要的。