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发现自然界存在第五种力的“重大证据”,或改写物理标准模型

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南方都市报 2021-04-10 20:37

美国费米实验室(Fermilab)的一项新的粒子实验显示,实验中的μ子(muon,渺子)似乎与尚未被发现的粒子或“第五种力”相互作用,其晃动幅度与物理学中已经建立50年的“标准模型”相差了0.1%。专家表示,这一结果"为一种未被发现的亚原子粒子或新力的存在提供了强有力的证据"。

物理学标准模型认为,宇宙中的一切都由一些被称为基本粒子的基本构件构成,受到四种基本力的支配,即强核力、弱核力、电磁力和引力。

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在电磁轨道中的μ子以一定的频率旋转,但科学家发现其旋转频率并不是标准模型预测的那样,而是发生了一定程度的“晃动”,似乎表明其与尚未被发现的粒子或“第五种力”相互作用。

但费米实验室的最新实验表明,μ子可能正在与未被发现的粒子或力量相互作用。英国科技设施委员会(STFC)表示,这一结果 "为一种未被发现的亚原子粒子或新力的存在提供了强有力的证据"。

据报道,费米实验室的科学家将与电子相似的微小μ子粒子送入一个15吨重的电磁铁中,试图测量它们如何随着时间的推移而“摇摆”。

实验中测量到μ子的旋转速度比预测的要快。

在这个被称为Muon g-2的实验中,当粒子沿着50英尺长的磁力轨道行驶时,它们的晃动幅度与已经使用了50年的标准模型相差0.1%。

这项实验试图通过精确研究μ子与周围磁场的相互作用来寻找新粒子和新力的迹象。

当把μ子放在磁场中时,它本身就像一个微小的磁罗盘,就像陀螺仪一样,这个"罗盘"以一定的精确频率旋转,这是标准模型所预测的。

可是,实验中测量到μ子的旋转速度比预测的要快,这说明我们目前对物理学的理解还不完整。

STFC执行主席Mark Thomson教授表示,这个实验“可能是进入物理学新世界幕后的第一道曙光”。

英国著名粒子物理学家布莱恩·考克斯教授称这一结果“重要且令人兴奋”。他在推特上写道:"它越来越接近于发现超越标准模型的新物理学——基本上是新的基本粒子。这将是多年来粒子物理学领域最大的发现,肯定会与希格斯玻色子齐名。”

美国著名物理学家加来道雄表示,发现μ子以意想不到的方式“摇摆”,可能是寻找万物普遍理论即“上帝方程式”所需的线索。

美国著名物理学家加来道雄表示,发现μ子以意想不到的方式“摇摆”,可能是寻找万物普遍理论即“上帝方程式”所需的线索。

据悉,研究人员还需要一两年的时间来完成对围绕50英尺“跑道”所有圈数的分析。

意大利国家实验室的实验物理学家Graziano Venanzoni是费米实验室的顶级科学家之一,他表示,如果结果没有变化,这将是一个重大发现。

文/南都记者 陈林

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