據英國廣播公司網站4月7日報導，從在冰箱門上貼磁貼到把籃球投進籃筐，在我們生活中的每一時刻，物理學力量都在發揮作用。我們每天體驗到的所有力量都可歸為四類：引力、電磁力、強核力和弱核力。四種基本力支配著宇宙中所有物體和粒子相互作用的方式。例如，引力使物體掉落到地上，沉重的物體落地時猶如被粘在地板上一樣。
現在，物理學家說，他們發現了可能存在第五種自然力的跡象。這一發現來自芝加哥附近一個實驗室所開展的研究。
英國科技設備委員會稱，這一研究結果「為一種未被發現的亞原子粒子或新力的存在提供了有力證據」。
但還不能將這項μ子g-2實驗的結果等同於決定性的發現。目前，該實驗結果實為統計誤差的機率為4萬分之一。而要宣稱這是一項科學發現，觀測結果為巧合的機率需達到350萬分之一。
進行這項實驗的英國團隊負責人馬克·蘭卡斯特教授對英國廣播公司新聞台記者說：「我們發現，μ子的相互作用方式與標準模型（即目前公認的解釋宇宙基本組成單元的行為方式的理論）不一致。」
這位來自英國曼徹斯特大學的研究人員還說：「顯然，這令人非常興奮，因為這可能預示著一個由新的物理學定律、新粒子和一種我們迄今從未見過的新力構成的未來。」
報導稱，該發現是美國、日本和位於瑞士和法國邊境的大型強子對撞機最近進行的粒子物理學實驗所取得的一連串喜人結果中的最新一個。
未參與這項最新研究的英國劍橋大學教授本·阿拉納克說：「我的直覺告訴我，這一發現將是真的。我在整個職業生涯中一直在尋找我們已知範疇外的力和粒子，現在終於找到了。這是我一直在等待的時刻，我要睡不好覺了，因為我太興奮了。」
這項實驗在位於美國伊利諾州巴達維亞的國立費米加速器實驗室進行。在實驗中，科學家通過研究被稱為μ子的亞原子粒子的行為來尋找物理學新現象存在的跡象。
開啟科研競賽
報導指出，我們這個世界的組成單元有的甚至比原子還要小。在這些亞原子粒子中，有些由更小的成分構成，而另一些則無法被分解成任何其他成分（因而被稱為基本粒子）。
μ子正是這些基本粒子之一；它類似於電子，但質量是電子的200多倍。
μ子g-2實驗的內容是，沿一條14米長的環形結構發送這些粒子，然後施加磁場。根據標準模型中所包含的現行物理學定律，這樣做應該會使μ子以某個速度搖晃。
事與願違的是，科學家發現μ子的搖晃速度比預期的要快。這可能是由一種對科學界而言全新的自然力造成的。
到目前為止，還沒有人明確知道，除了會對μ子產生影響外，這種潛在的新力還有什麼作用。
理論物理學家們認為，它還可能與某種尚未被發現的亞原子粒子相關。圍繞這種有待證實的粒子的真面目，存在不只一種看法。有一種理論認為它是輕子夸克，另一種理論則將這種粒子稱為Z玻色子。
上個月，參與大型強子對撞機實驗的物理學家介紹了可能證明新粒子和新力存在的實驗結果。英國帝國理工學院的米特什·帕特爾博士參與了該項目，他說：「為了爭取讓其中某項實驗真正獲得證明這確實是新東西的證據，現在競賽真正打響了。這需要收集更多數據和進行更多測量，如果順利的話，就能證明這些作用是真實的。」
阿拉納克教授在他的理論模型中為可能存在的第五種力起了不同的名字，包括「味力」、「第三家族超力」和最平淡無奇的「B-L2」。
引力和電磁力是人們較為熟悉的基本力，除這兩種力外，還有強核力和弱核力，它們支配亞原子粒子的行為。第五種基本力或許有助於解釋近幾十年一直讓科學家感到迷惑的一些關於宇宙的重大難題。
例如，宇宙加速擴張這一觀測結果被歸因於一種被稱為暗能量的神秘現象。但一些研究人員此前表示，這可能是存在第五種力的證據。
英國廣播公司「夜晚的天空」節目的聯合主持人瑪吉·阿德林-波科克博士對英國廣播公司新聞台記者說：「這很讓人吃驚。它有可能徹底顛覆物理學。我們有許多仍未得到解答的謎團。而這一發現可能為我們提供解開這些謎團的關鍵答案。」
引發高度關切
另據英國《新科學家》周刊網站4月7日報導，μ子的奇怪行為暗示存在神秘的新粒子和新力。
一種被稱為μ子的基本粒子的奇怪行為可能暗示了，在物理學標準模型之外，存在奇異的粒子和力。科學家之前曾捕捉到這種異常現象的徵兆，但一組新的測量結果增加了這種假設屬實的可能性。
報導介紹，μ子是帶電粒子，因此當它們被放置在磁場中時，便會開始旋轉。由於存在一種名為「旋進」的現象，物理學家可以測量這種旋轉的頻率。「旋進」指的是，粒子的自轉軸會輕微晃動，從而形成所謂的「搖擺區域」。
暴露在磁場中的μ子的旋轉頻率是由它與其他粒子和力的相互作用決定的，這些粒子和力由一個名為g因子的數字來代表。利用粒子物理學的標準模型，研究人員能夠極其精確地預測這個數字應該是多少。
但是在2006年，美國布魯克黑文國家實驗室的實驗結果開始偏離這些理論預測結果——μ子的旋轉速度略快於它們該有的速度。從統計學角度看，這些結果並未顯著到足以證明標準模型是錯誤的，但它們成為引發關切的原因。
現在，位於伊利諾州的美國國立費米加速器實驗室做了一組新實驗，證實先前的實驗結果有理由引發關切。布魯克黑文國家實驗室的威廉·莫爾斯說：「我們可能在布魯克黑文國家實驗室出了差錯，實驗裝置要精密得多的費米實驗室可能會得到不一樣的答案——實際上卻沒有。」
報導稱，這種異常現象很可能源於一種量子力學現象：虛擬粒子。它們是由某個粒子和它的反物質粒子組成的粒子對。由於量子波動，反物質粒子會突然出現，並在瞬息之間消失。儘管它們存在的時間很短，但它們可以影響真實存在的粒子——比如μ子——的行為。
由於這些虛擬粒子對是隨機的，且來自時空本身，它們可以是任何類型的粒子。有些粒子可能是我們已經知道的，例如電子和它的反物質粒子——正電子，但有些粒子可能是某種更為奇異的東西。英國利物浦大學的喬·普賴斯是費米實驗室研究團隊的一員。他說：「突然出現和消失的不只有已知的粒子，還有尚未被發現的粒子。」
不過，科學家用來預測μ子的g因子的模型只將已知虛擬粒子預計會產生的效果考慮在內。因此，如果實驗結果與這些模型衝突，那就表明，在標準模型之外可能存在其他粒子以及支配這些粒子的奇異力量。
尚需更多數據
在費米實驗室獲得這一研究結果之前，位於瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機項目物理學家宣布，他們發現μ子的衰變方式有些奇怪。普賴斯說，這兩項研究結果可能存在關聯。
報導稱，還沒有足夠數據能證明在標準模型之外肯定存在新粒子和新力。不過，費米實驗室的研究人員到目前為止僅完成了對1/10實驗數據的評估，且還在繼續收集更多數據，因此，普賴斯表示，他們應該很快能斷定這種異常現象是否真的由奇異粒子引起，抑或只是源自統計不確定性的人為產物。那些額外的測量數據可能還有助於縮小可能存在的新粒子的範圍。
來源：參考消息網
來源：kknews科學家發現「第五種力」存在證據
