儘管我們感受不到,實際上我們每天都生活在物質與能量的相互作用當中,物理學家們將它們簡單歸納為重力、電磁力、強力和弱力四種基本作用力。不過,近日有物理學家表示,他們已經發現了宇宙中有可能存在人類尚未發現的第五種作用力(能量)形式,這一發現可能顛覆科學界現有的「標準模型(Standard Model)」這一物理定律。

事實上,四個基本作用力決定著自然界中所有物體和粒子的相互作用。比如說,重力會使物體掉落到地面上,而重物的表現形式就如同它們被粘在地板上一樣。

來自鼎鼎大名的美國伊利諾斯州巴達維亞(Batavia)費米國立加速器實驗室(Fermilab)證實了一項實驗結果,也即是說可能有「第五種能量」存在於宇宙中。

4月7日,費米國立加速器實驗室在網絡廣播中報告了最新的測量結果,並將其發佈在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。

有來自7個國家、35個機構的二百多名物理學家共同參與了這項研究。該實驗室物理學家克里斯‧玻利(Chris Polly)形容此項發現的意義相當於量子物理界的「火星登陸時刻!(This is our Mars rover landing moment)」。

肯塔基大學列剋星敦分校(University of Kentucky in Lexington)的物理學家蘇珊‧加德納(Susan Gardner)說,這一結果讓那些希望發現其它粒子的人「受到極大鼓舞」。

物理學家表示,某些物質和能量形式對宇宙的性質和演化至關重要,這是目前科學尚未認知的。他們說,這項新的發現最終可能會導致比2012年希格斯玻色子(Higgs boson)的發現更具戲劇性的突破,科學家們發現希格斯玻色子使其它粒子充滿質量。

如果該實驗結果成立,它們最終將迫使理論物理學發生重大變化,並揭示出全新的基本粒子的存在。

該項實驗的英國負責人馬克‧蘭卡斯特教授(Prof Mark Lancaster)告訴英國廣播公司,他們「發現繆子之間的相互作用與『標準模型(Standard Model )*』不符」,「標準模型」為被當前廣泛接受的理論並用以解釋宇宙的構造塊是如何表現的。

繆子(Muon g-2)是費米國立加速器實驗室的一項粒子物理實驗,科學家們將繆子這種亞原子粒子高速射入接近絕對零度的強磁場中,結果發現繆子的表現沒有完全遵循精確的理論預測。

科學家們發現繆子的擺動速度比預期的要快,這可能是由一種未知的自然力(能量)引起的。

除了影響粒子的擺動速度外,無人知道這種潛在的新的能量是甚麼。

英國科學技術委員會(Science and Technology Facilities Council, STFC)表示,該結果「為存在未發現的亞原子(或稱次原子,是指比原子還小的粒子)粒子(sub-atomic particle)或新生能量提供了有力證據」。

「很顯然,這非常令人興奮,因為它潛在地指出了人類所未知的新的物理定律、新的粒子或稱作新的能量。」蘭卡斯特教授表示。

劍橋大學的本‧阿拉納赫(Ben Allanach)教授沒有參與最新的工作,但他表示,直覺告訴他這一結論「將是真實的」。

阿拉納赫教授的整個職業生涯就是在尋找超出人類所知範圍的力量和粒子,他已經興奮地在他的理論模型中給予了可能的「第五種能量」以各種稱呼,其中包括「調味力(flavour force)」、「第三家族的超壓力」和以數學題命名的「B減去L2」。

「第五種基本能量」可能有助於解釋近幾十年來科學家們對宇宙中的一些重大現象的困惑。

例如,他們觀察到宇宙膨脹正在加速的原因是一種被稱為暗能量的神秘物質,一些研究人員此前也曾暗示,這可能是「第五種能量」在宇宙中存在的證據。

*編者按:標準模型(Standard Model)是描述強相互作用、弱相互作用及電磁相互作用這三種基本相互作用及組成所有物質基本粒子的理論,屬於量子場論的範疇,並與量子力學及狹義相對論相容。到目前為止,引力、暗物質和許多其它現象都被忽略在標準模型外,相關的實驗結果還很難利用標準模型來解釋。#

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