法國核化學研究所的化學學家發(fā)覺了放射性衰變中的一個異?，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。
法國核化學研究所的化學學家稱，她們正是通過這臺正負電子譜儀發(fā)覺了新的粒子。圖片來源：MTA-
2015年，俄羅斯化學學家在正負電子譜儀中發(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，一組日本理論化學學家覺得這似乎代表著自然界的第五種互相作用。
由領導的法國科大學核化學研究所團隊于2015年在論文預印本網站arXiv上公布了這一發(fā)覺物理學理論有哪些，并于去年1月在《物理評論快報》（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，并沒有得到學界的關注。
但是，一個月之前（4月25日），一組日本理論化學學家在arXiv上發(fā)布了一篇新的論文，對英國團隊的數據進行了再剖析，發(fā)覺她們的結果并不與任何已知實驗相沖突，并進一步推測她們發(fā)覺的可能是第五種基本互相作用。加洲學院歐文中學的數學學家馮孝仁（Feng）說：“我們把本來晦澀難懂的數據梳理得愈發(fā)清晰了。”他是這篇arXiv論文的第一作者。
4天后，馮孝仁團隊的兩位成員在于日本SLAC國家加速器實驗室舉辦的研討會上報告并討論了這一發(fā)覺。當時參會的研究者之一，托馬斯·杰斐遜國家加速器實驗室的透漏，當時其他研究者其實抱有懷疑，但都對這個看法倍感興奮不已?！昂芏鄥叨颊诳紤]怎樣通過獨立的方式來檢驗這一結果。”他說。來自法國和德國的團隊都表示能在一年左右的時間內確認或證偽英國團隊的實驗結果。
找尋新的斥力
數學學理論中有四大基本互相作用：引力、電磁力、強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。過去10年以來，因為粒子化學的標準模型難以解釋暗物質（一種占了宇宙物質總質量的80%以上，卻不可見、難以飄忽的物質）的存在，對新的基本作用的搜救更是漸漸升溫。理論化學學家提出了多種多樣的獨特物質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。
英國團隊的說她們就在找尋這樣的暗光子，而馮孝仁覺得德國團隊找到的是別的東西。前者的實驗是將質子打到薄薄的鋰-7靶上，這會形成不穩(wěn)定的鈹-8核，放出正負電子對。依據標準模型，放出的正負電子對彼此之間的軌道傾角越大，其數目就越少，但該團隊卻發(fā)覺，正負電子對數目在140°的角度處出現(xiàn)了一個不尋常的“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(原物理ok網)
覺得，這個“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正負電子對。她們通過估算表明這個新粒子的質量約為17MeV（兆電子伏特）。
“我們對這一發(fā)覺很有自信。”說。她們在過去的兩年里早已重復了好幾次實驗，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?！钡膶嶒灲Y果只是純粹碰巧出現(xiàn)的機率只有2000億分之一。
馮孝仁則覺得，這個17MeV的反例不是所謂的“暗光子”。在剖析了“異常隆起”，并與之前的實驗結果相比對之后，她們覺得這個粒子可能是一種“疏質子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。據悉，暗光子可以與電子和質子耦合物理學理論有哪些，而這些新玻骰子耦合的是電子和中子。馮孝仁的團隊還在剖析是否有其他粒子能解釋這些異?，F(xiàn)象，但疏質子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（MIT）的理論化學學家Jesse對此抱有懷疑。他說：“馮孝仁團隊提出的耦合太不尋常了，若果要我來對標準模型進行補充以解釋這一現(xiàn)象，我首先提出的肯定不會是這樣的觀點?！辈贿^，他仍在關注這一提議：“或許這能成為我們對可見宇宙之外的數學學世界的最初一瞥。”
研究者很快能夠驗證這一17MeV的新粒子是否確鑿存在了。上文提及的杰斐遜加速器實驗室就在進行一個稱作“暗光”（）的實驗，通過向甲烷靶上轟擊電子來找尋質量在10到100MeV間的暗光子。該項目的發(fā)言人，MIT的表示，她們會優(yōu)先以17MeV的區(qū)域為目標，在一年左右的時間內能夠找到英國團隊所說的的粒子，或起碼對它與普通物質的耦合籌建嚴格的界限。
法國核子中心（CERN）小型強子對撞機（LHC）中本來拿來研究夸克-反夸克衰變的LHCb實驗也會找尋該玻骰子，除此之外法國還有兩個另外的實驗也會向固定靶轟擊正電子：一個坐落羅馬附近的弗拉斯卡蒂國家實驗室（預計2018年啟動），另外一個坐落加拿大西伯利亞的布德克爾核化學研究所。
洛杉磯州立學院石溪校區(qū)的理論化學學家，同時也是SLAC研討會組織者之一的Essig覺得，這些新玻骰子“出人預料的性質”會讓化學學家很難確認它的存在，但他很歡迎你們來檢驗它?！安蛔隽硗獾膶嶒瀬頇z驗這個結果就是瘋了，”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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