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x17粒子和暗物质有关?科学家:我们可能存在第五种基本力

X17粒子是一种神秘物质,可以帮助探究暗物质的奥秘,据说这种粒子占了宇宙中大量物质的比重。它们之间的相互可能是物理学标准模型中所解释的四个以外的“第五力量”。

前四种力量是常说的四种基本力:万有引力,电磁力,强相互作用力,弱相互作用力。但是在2015年有个科学小组又发现了第五种力的存在证据。这个小组由一位匈牙利物理学家阿提拉·克拉斯纳霍凯领导,他们的相关论文到了2019年才被发表出来。

四种基本力和标准模型

基本力是无法被拆分的,这些是其他所有已知的物理交互类型背后的核心现象。电磁力是一种会影响所有带正电和带负电的粒子的力。最常见的就是同性相吸异性相斥,这也是磁铁能被吸附在冰箱上、固体能保持它的形状的原因。摩擦,张力和弹力都是电磁力的衍生。与电磁相比,重力就显得相当弱。令人惊讶的是,这个我们经常感受到的力竟然是是四个基本要素中最薄弱的一个,包括所谓的“弱相互作用力”。

而强相互作用力就负责原子核附近那些时刻想要“逃跑”的电子的逃不出去(降低物理和化学反应的活跃性),否则随便一块木头都有可能爆炸。至于弱相互作用力则负责粒子之间的转换,常见的就是衰变,没有它,你是测不出文物的出土年代和地外陨石的来源的,而且你也不会感受到太阳的温暖(太阳都核聚变利用的就是这种“弱力”)。

科学家的理论能很好地描述了其中三种力量(重力除外,这个后面说玻色子时会提到)的一个标准模型,它由各种测量和数学公式组成。还将基本粒子分为类别和子类别。。1950年至今,已经有18项诺贝尔物理学奖被颁发来表彰科学家们对这个模型作出的贡献,最近的一次可能就是上帝粒子——希格斯玻色子粒子的发现了。但是标准模型没有提供关于引力的解释,也没有使科学家进一步了解暗物质,而暗物质是构成我们宇宙约85%的神秘成分。

寻找粒子X17

那个科学小组将被称为质子的亚原子粒子发射到不同原子的原子核,然后他们发现铍-8的原子核从高能态进入低能态时产生的电子和正电子对有了不同的现象。铍-8的衰变是正常的,但是它产生的粒子以140度角发生偏离。用当时的标准模型是解释不通的,所以研究人员就推测:随着原子的衰变,形成了前所未有的粒子。通过他们的计算,这个理论上的亚原子体的质量约为1700万电子伏特。所以这种“不存在的粒子”就被命名为“ X17”粒子。

这种粒子的质量为1700万电子伏特,这大约相当于34个电子的质量,要说它是电子太重,说成粒子又太轻。一开始人们质疑它是否存在,直到后来又有科学家氦-4核的粒子衰变实验中发现了相同的情况(只不过这次的偏离角度为115),这就大大降低了实验的偶然性。那这个x17粒子和暗物质有什么关系呢?不能因为它在标准模型中无法解释就判定它和暗物质有关吧。其实不是无法解释,最近的研究表明这个x17粒子很有可能是玻色子粒子的一种。

力是通过在其他亚原子粒子之间交换'载体'玻色子而发生的,也就是说四种基本力量中的每一种都有自己的对应玻色子作为“传播媒介”。当然目前标准模型还没有定义与重力的相对应的亚原子,与载力玻色子有关的强相互作用力,弱相互作用力和电磁力已得到了很好的证明。所以科学家们推测,X17将是我们从未知道的第五种基本力量的运载玻色子。

说来说去x17粒子的说法还处于推测论证阶段,希望科学家们能用加速器将粒子打得越来越碎,发现找到更多的x17粒子,开辟新的科学纪元。

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