法國核化學(xué)研究所的化學(xué)學(xué)家發(fā)覺了放射性衰變中的一個(gè)異?，F(xiàn)象，這也許意味著自然界在四大基本斥力之外還存在第五種基本互相作用。
法國核化學(xué)研究所的化學(xué)學(xué)家稱，她們正是通過這臺正負(fù)電子譜儀發(fā)覺了新的粒子。圖片來源：MTA-
2015年，俄羅斯化學(xué)學(xué)家在正負(fù)電子譜儀中發(fā)覺了一種異常的放射性衰變，她們覺得這代表著一種新的粒子，但近期，一組日本理論化學(xué)學(xué)家覺得這似乎代表著自然界的第五種互相作用。
由領(lǐng)導(dǎo)的法國科大學(xué)核化學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)于2015年在論文預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上公布了這一發(fā)覺物理學(xué)理論有哪些，并于去年1月在《物理評論快報(bào)》（PRL）上發(fā)表了論文。但這篇論文——號稱發(fā)覺了一種種只比電子重34倍的玻骰子，并沒有得到學(xué)界的關(guān)注。
但是，一個(gè)月之前（4月25日），一組日本理論化學(xué)學(xué)家在arXiv上發(fā)布了一篇新的論文，對英國團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了再剖析，發(fā)覺她們的結(jié)果并不與任何已知實(shí)驗(yàn)相沖突，并進(jìn)一步推測她們發(fā)覺的可能是第五種基本互相作用。加洲學(xué)院歐文中學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)家馮孝仁（Feng）說：“我們把本來晦澀難懂的數(shù)據(jù)梳理得愈發(fā)清晰了。”他是這篇arXiv論文的第一作者。
4天后，馮孝仁團(tuán)隊(duì)的兩位成員在于日本SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室舉辦的研討會上報(bào)告并討論了這一發(fā)覺。當(dāng)時(shí)參會的研究者之一，托馬斯·杰斐遜國家加速器實(shí)驗(yàn)室的透漏，當(dāng)時(shí)其他研究者其實(shí)抱有懷疑，但都對這個(gè)看法倍感興奮不已。“很多參會者都正在考慮怎樣通過獨(dú)立的方式來檢驗(yàn)這一結(jié)果?！彼f。來自法國和德國的團(tuán)隊(duì)都表示能在一年左右的時(shí)間內(nèi)確認(rèn)或證偽英國團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
找尋新的斥力
數(shù)學(xué)學(xué)理論中有四大基本互相作用：引力、電磁力、強(qiáng)互相作用和弱互相作用，但也有好多研究者提出第五種互相作用，只是都沒有有力的證據(jù)。過去10年以來，因?yàn)榱Ｗ踊瘜W(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型難以解釋暗物質(zhì)（一種占了宇宙物質(zhì)總質(zhì)量的80%以上，卻不可見、難以飄忽的物質(zhì)）的存在，對新的基本作用的搜救更是漸漸升溫。理論化學(xué)學(xué)家提出了多種多樣的獨(dú)特物質(zhì)粒子和攜帶斥力的粒子，其中就包括“暗光子”（dark）。普通光子是傳遞電磁互相作用的載體，而按照她們的理論，暗光子就是這些新的互相作用的載體。
英國團(tuán)隊(duì)的說她們就在找尋這樣的暗光子，而馮孝仁覺得德國團(tuán)隊(duì)找到的是別的東西。前者的實(shí)驗(yàn)是將質(zhì)子打到薄薄的鋰-7靶上，這會形成不穩(wěn)定的鈹-8核，放出正負(fù)電子對。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型，放出的正負(fù)電子對彼此之間的軌道傾角越大，其數(shù)目就越少，但該團(tuán)隊(duì)卻發(fā)覺，正負(fù)電子對數(shù)目在140°的角度處出現(xiàn)了一個(gè)不尋常的“凸起”，在此以后才隨著角度減小而降低。
“我們對這一發(fā)覺很有自信?！?span style="display:none">vwl物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
覺得，這個(gè)“凸起”有力地表明鈹-8在此處分裂出了一種新的粒子，新粒子再衰弄成一個(gè)正負(fù)電子對。她們通過估算表明這個(gè)新粒子的質(zhì)量約為17MeV（兆電子伏特）。
“我們對這一發(fā)覺很有自信?！闭f。她們在過去的兩年里早已重復(fù)了好幾次實(shí)驗(yàn)，清除了所有還能想到的偏差來源。假如她們所說的都是真的，這么這一“異?！钡膶?shí)驗(yàn)結(jié)果只是純粹碰巧出現(xiàn)的機(jī)率只有2000億分之一。
馮孝仁則覺得，這個(gè)17MeV的反例不是所謂的“暗光子”。在剖析了“異常隆起”，并與之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比對之后，她們覺得這個(gè)粒子可能是一種“疏質(zhì)子X玻骰子”（Xboson）。這類粒子傳遞了一種極近程的互相作用，其作用距離只有原子核半徑的幾倍。據(jù)悉，暗光子可以與電子和質(zhì)子耦合物理學(xué)理論有哪些，而這些新玻骰子耦合的是電子和中子。馮孝仁的團(tuán)隊(duì)還在剖析是否有其他粒子能解釋這些異?，F(xiàn)象，但疏質(zhì)子X玻骰子一直是能最為簡單地解釋該現(xiàn)象的一種可能理論。
特別規(guī)的耦合
麻省理工大學(xué)（MIT）的理論化學(xué)學(xué)家Jesse對此抱有懷疑。他說：“馮孝仁團(tuán)隊(duì)提出的耦合太不尋常了，若果要我來對標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行補(bǔ)充以解釋這一現(xiàn)象，我首先提出的肯定不會是這樣的觀點(diǎn)?！辈贿^，他仍在關(guān)注這一提議：“或許這能成為我們對可見宇宙之外的數(shù)學(xué)學(xué)世界的最初一瞥?！?span style="display:none">vwl物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
研究者很快能夠驗(yàn)證這一17MeV的新粒子是否確鑿存在了。上文提及的杰斐遜加速器實(shí)驗(yàn)室就在進(jìn)行一個(gè)稱作“暗光”（）的實(shí)驗(yàn)，通過向甲烷靶上轟擊電子來找尋質(zhì)量在10到100MeV間的暗光子。該項(xiàng)目的發(fā)言人，MIT的表示，她們會優(yōu)先以17MeV的區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)，在一年左右的時(shí)間內(nèi)能夠找到英國團(tuán)隊(duì)所說的的粒子，或起碼對它與普通物質(zhì)的耦合籌建嚴(yán)格的界限。
法國核子中心（CERN）小型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）中本來拿來研究夸克-反夸克衰變的LHCb實(shí)驗(yàn)也會找尋該玻骰子，除此之外法國還有兩個(gè)另外的實(shí)驗(yàn)也會向固定靶轟擊正電子：一個(gè)坐落羅馬附近的弗拉斯卡蒂國家實(shí)驗(yàn)室（預(yù)計(jì)2018年啟動），另外一個(gè)坐落加拿大西伯利亞的布德克爾核化學(xué)研究所。
洛杉磯州立學(xué)院石溪校區(qū)的理論化學(xué)學(xué)家，同時(shí)也是SLAC研討會組織者之一的Essig覺得，這些新玻骰子“出人預(yù)料的性質(zhì)”會讓化學(xué)學(xué)家很難確認(rèn)它的存在，但他很歡迎你們來檢驗(yàn)它?！安蛔隽硗獾膶?shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)這個(gè)結(jié)果就是瘋了，”他說，“畢竟大自然曾給我們帶來過這樣那樣的驚喜！”
撰文埃德溫·卡特利奇（Edwin）
翻譯丁家琦
審校韓晶晶
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