物理学界长期以来一直认为,大自然赋予了我们四种基本作用力。引力将行星和星系维系在一起,而电磁力将我们和我们的分子维系在一起。在最小的尺度上,还有另外两种力:强核力是原子核的“胶水”,弱核力则帮助一些原子发生放射性衰变。这些力似乎或多或少地解释了我们可以观测到的物理现象。
一些匈牙利物理学家认为,可能存在我们尚不了解的第五种力。
匈牙利科学院核研究所的 Attila Krasznahorkay 及其团队在匈牙利德布勒森,去年首次公布了他们的最新发现,据《自然》杂志报道,但当时并未引起太多关注;直到现在。一个由加州大学欧文分校的 Jonathan Feng 领导的理论物理学家团队审阅了匈牙利团队的结果,发现这种新力似乎并未打破任何现有的物理定律。计算结果是准确的。Feng 的研究结果于上个月在 arXiv 预印本服务器上公布。
一种新力的出现并非完全出乎意料。我们能看见和触摸到的物质只占宇宙质量的五分之一,而暗物质则填补了其余部分。暗物质能感受到引力,但感受不到电磁力,这就是为什么我们看不见或摸不到它,因为我们的视觉、触觉以及我们的大部分科学实验都是利用电磁力来探测物质的。
物理学家们不确定是否存在只影响暗物质的未知力。如果存在,暗物质可能会“团聚”,一些物理学家认为,来自团聚暗物质的引力甚至可能是导致恐龙灭绝的彗星的幕后推手。
匈牙利团队在寻找一种只影响暗物质的“暗光子”时,发现了他们的新力。他们用质子轰击一块锂,锂吸收了质子,变成不稳定的铍,然后发射出电子和正电子对(电子的反粒子伴侣)。当质子以特定角度(140 度)撞击锂时,产生的电子和正电子数量远远超出了匈牙利人的预期。他们认为,所有这些多余的粒子可能来自一种比电子重 34 倍的新粒子,这暗示着可能存在一种新的力。
《自然》杂志报道称,其他物理学家似乎持怀疑态度,但对这种新力感到兴奋。尽管如此,弗吉尼亚州纽波特纽斯托马斯·杰斐逊国家加速器设施、欧洲核子研究组织(CERN)和其他实验室的研究人员正在尝试在自己的实验中重现匈牙利团队的结果。