科学家发现宇宙第五种基本力：可能连接暗物质世界

图：众多星系构成的庞大“宇宙网”

目前已知宇宙中存在四种基本力：万有引力、电磁力、弱核力和强核力。而匈牙利科学院的最新研究结果显示，宇宙中可能存在第五种基本力。

来自匈牙利科学院的首席科学家Attila Krasznahorkay和他的研究团队在实验中发现，当粒子裂变时，会观察到一个被激发的衰变氦原子从奇怪的角度射出光，这是当前物理定律无法解释的现象；这也是他们第二次观察到这种被称为X17的新粒子（能量为17兆电子伏）。

这一发现在物理学界引起了轰动，如果他们的实验证明是准确的，将会彻底颠覆我们对宇宙运行方式的理解。

Krasznahorkay对美国有线电视新闻网（CNN）表示：“X17可能是一个将我们的可见世界和暗物质联系起来的粒子。”

根据当前粒子物理的标准模型，宇宙中的一切物质都是由基本粒子组成的，这些基本粒子可以分为三大类：构成物质的费米子（包括夸克和轻子）、传递相互作用的规范玻色子（如光子）以及赋予基本粒子质量的希格斯（Higgs）粒子。所有基本粒子都由四种基本力控制。但是，越来越多的实验结果显示，当前的标准模型是存在问题的。

如果X17这种新粒子存在，将不符合标准模型给出的描述，因此将导致一个全新的粒子物理领域，甚至可能导致第五种基本力的发现。

标准模型多年来留下了一些无法回答的问题，所以科学家们热衷于摆脱它，并寻找新的理论。例如，标准模型不能解释引力，因为它与宏观宇宙目前最好的理论——广义相对论——不相容，也不能解释暗物质粒子。描述微观粒子的量子理论与广义相对论也很难调和，没有人能够在标准模型的框架中使两者在数学上兼容。

根据宇宙大爆炸理论，物质和反物质是在宇宙开始时以相等的数量产生的，因此它们应该在宇宙存在的第一秒左右就完全相互湮灭。这意味着宇宙中应该充满了光，而其他的东西就很少了。但事实并非如此，因此物质和反物质一定在物理学上有细微的差别，这使得宇宙中有过剩的物质，而这些物质构成了我们所看到的恒星、我们所居住的星球以及我们自己。

目前为止，观测结果还不足以证实X17粒子的存在。加州大学欧文分校（University of California，Irvine）的物理学和天文学教授乔纳森冯（Jonathan Feng）密切关注了Krasznahorkay团队的努力，他认为这可能是一个“游戏改变者”，如果能够复现实验，“这将是一个不费吹灰之力的诺贝尔奖”。

早在2016年，《自然新闻》就有报道，Krasznahorkay和他的物理学家团队的研究实验暗示了第五种基本力的存在，他们发现了一种奇怪的放射性衰变不规则现象。

他们于2015年底在著名的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表了研究结果。根据Gizmodo的一篇报道，尽管有激进的说法，但他们的论文并没有受到太多关注。也就是说，直到加州大学的物理学家检查了他们的方法和结果，才发现这项研究是准确的。

悉尼大学天体物理学教授Geraint Lewis当时对美国广播公司（ABC）新闻说，如果它是正确的，意味着一个粒子与另一个粒子“对话”的方式中发生了一些我们目前还不能用数学表达的事情。

几十年来，科学家们认为存在着第五种力。他们声称这有助于解释粒子物理学标准模型无法解释暗物质的原因。暗物质是不可见的物质，被认为占宇宙总质量的80%以上。

理论物理学家们为此提出了一些奇异物质（exotic-matter ）粒子，包括携带电磁力的“暗光子（dark photons）”。匈牙利的科学家们通过向一小块锂原子发射质子来寻找暗光子。当锂吸收质子时，它转变成不稳定的铍，铍进一步衰变，产生电子和正电子。当质子从140度撞击锂时，产生的电子和正电子比预期的要多。