在2016年的一次“尋找暗物質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，匈牙利科學(xué)家像往常一樣用質(zhì)子轟擊鋰-7，試圖創(chuàng)造鈹-8并觀測(cè)其衰變過(guò)程，然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻讓出乎他們的意料。

宇宙支配著萬(wàn)物，而力量支配著宇宙。根據(jù)目前我們的知識(shí)，支配宇宙的力量共有四種：萬(wàn)有引力、電磁力、強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力。

四大基本力

四大基本力中，強(qiáng)相互作用力作用于質(zhì)子、中子等核子之間的力，其使得核子相互組合構(gòu)成原子核，是作用距離第二短的力，作用范圍僅為10^(-15)～10^(-10) m 。

弱相互作用力是造成放射性原子核或者中子衰變的力，是β衰變的幕后推手。同時(shí)，弱相互作用力也是作用距離最短的力，作用范圍約為10^-17m。電磁力可以理解為帶電載體在電磁場(chǎng)中受到的力，引力則是所有物質(zhì)之間、與質(zhì)量有關(guān)的相互吸引的力。

四種力中，我們熟知的萬(wàn)有引力是最為弱小的，如果說(shuō)強(qiáng)相互作用力的力量為1，那么電磁力就是強(qiáng)相互作用力的0.73%，弱相互作用力則為強(qiáng)相互作用力的0.00000000001%（10^-13），而萬(wàn)有引力則為強(qiáng)相互作用力的0.0000000000000000000000000000000000001%(10^-39)。之所以我們總覺(jué)得萬(wàn)有引力很強(qiáng)是因?yàn)槲覀冏畛８兄木褪侨f(wàn)有引力，對(duì)電磁力的感知往往僅局限于小型磁鐵，而兩個(gè)相互作用力作用于微觀，我們無(wú)法直接感知。

正是這四種力塑造了我們的宇宙，人類(lèi)又依此創(chuàng)立了標(biāo)準(zhǔn)模型，用以解釋宇宙間物質(zhì)的存在。

直到2016年之前，人類(lèi)所能觀測(cè)到的所有粒子都能夠被廣義相對(duì)論下的標(biāo)準(zhǔn)模型完美解釋?zhuān)傺览茖W(xué)家觀測(cè)到的數(shù)據(jù)卻讓標(biāo)準(zhǔn)模型面臨著“不再標(biāo)準(zhǔn)”的危機(jī)——他們似乎發(fā)現(xiàn)了支配宇宙的“第五種力”。

詭異的“鈹-8”

這場(chǎng)實(shí)驗(yàn)本來(lái)是科學(xué)家用來(lái)尋找“暗光子”的，也就是占據(jù)85%宇宙質(zhì)量的暗物質(zhì)中的一種。但是當(dāng)研究人員將質(zhì)子射向鋰-7并試圖觀測(cè)構(gòu)造出的鈹-8時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)新形成的例子并沒(méi)有以他們預(yù)測(cè)的方式衰變。

照理說(shuō)，不穩(wěn)定的鈹-8應(yīng)該在生成后快速衰變，并吐出一個(gè)電子（電子帶負(fù)電荷）和一個(gè)正電子，釋放出兩個(gè)氦原子核，并且隨著電子和正電子運(yùn)轉(zhuǎn)軌道角度加大，可觀測(cè)到的電子與正電子對(duì)數(shù)將會(huì)顯著下降。然而觀測(cè)結(jié)果并非如此，粒子并沒(méi)有按照預(yù)期衰變，在兩者軌道角度呈140度時(shí)，電子發(fā)射數(shù)量突然增多，在曲線上呈現(xiàn)出一個(gè)“凸起”。隨后，隨著角度的加大，可觀測(cè)正負(fù)電子對(duì)數(shù)的數(shù)量繼續(xù)下降。

詭異的曲線與預(yù)計(jì)大相徑庭，似乎在說(shuō)明鈹-8在衰變過(guò)程中經(jīng)歷我們完全未知的事件。

“第五種力”

科學(xué)家分析認(rèn)為，對(duì)于140度角時(shí)出現(xiàn)的“釋放正負(fù)電子對(duì)數(shù)量”增加的現(xiàn)象，最有可能的解釋是，在140度夾角時(shí)，鈹-8分瞬間掉落了大量能量，并以一個(gè)新粒子的形式出現(xiàn)，然后新粒子隨后快速衰變成一個(gè)電子和正電子構(gòu)成的電子對(duì)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，研究人員認(rèn)為，該新粒子的質(zhì)量約為17兆電子伏特，約為電子質(zhì)量的34倍。

同時(shí)他們認(rèn)為這個(gè)新粒子并非尋找的“暗光子”。經(jīng)過(guò)測(cè)量科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，該粒子自旋為1，即為一個(gè)玻色子，能在10^-14秒內(nèi)產(chǎn)生并被探測(cè)到，說(shuō)明這是一個(gè)弱衰變，這也意味著其并非輕子束縛也不是兩個(gè)夸克結(jié)合。因此科學(xué)家將其命名為“疏質(zhì)子X(jué)玻色子”，并認(rèn)為這樣的粒子會(huì)攜帶一個(gè)僅作用于幾倍原子核范圍的力，能夠?qū)㈦娮优c中子耦合。

在此之后，該實(shí)驗(yàn)被多國(guó)科學(xué)家重復(fù)并得到了同樣的結(jié)果。

科學(xué)家表示，若該粒子攜帶的真為第五種基本力，那將為人類(lèi)物理學(xué)開(kāi)啟一個(gè)全新的領(lǐng)域，人類(lèi)對(duì)于自然的認(rèn)知或?qū)⒅匦滤⑿隆?/p>

研究最初版本試驗(yàn)成果發(fā)布在2016年1月份的《物理評(píng)論快報(bào)》雜志中，相關(guān)研究還在繼續(xù)展開(kāi)。