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在日常生活中,我们只知道或注意到两种基本力量。它们是重力和电磁力。我们知道另外两种相互作用,即强相互作用和弱相互作用的存在。今天,科学即将发现自然界中第五种新的基本相互作用力。
夸克和核聚变
通常意义上的重力控制着具有质量的物体之间的相互作用过程。它在大范围、无限距离上运行,控制着所有宇宙体的运动。电磁相互作用不再取决于质量,而是取决于电荷。在这种情况下,相互作用的主要参与者是带电粒子。
它们通过电场连接,当它们开始移动时,就会产生磁场。如果没有这种电磁力,原子就会分散,任何东西(包括你和我)都不会存在。这种力就像重力一样,作用于无限远的距离。是的,它可能会随着距离的增加而减弱,但它不会消失。
另外两种基本相互作用是在极短的距离内进行的。因此,强核力将原子核中的一堆质子和中子结合在一起。顺便说一句,这种相互作用是所有基本相互作用中最强的。
弱相互作用决定了亚原子粒子(即构成质子和中子的夸克)如何相互作用。由于相互作用较弱,夸克本身会发生变化,从而改变粒子的电荷。这种力在核聚变和裂变反应中发挥着重要作用。
光子、胶子和引力子
不可不提的是,所有这些基本相互作用力之所以起作用,是因为粒子交换了彼此之间具有这些相互作用的特殊粒子。光子携带电磁相互作用。弱粒子由多达三个粒子携带,即矢量玻色子 W+、W− 和 Z0。胶子负责强相互作用。但携带引力相互作用的引力子的存在尚未得到实验证实,目前它的存在仍然是假设的。
在宇宙生命的最初时刻,虽然它非常热和稠密,但只有一种基本力。在相变过程中,它分为四次。这一假设已在实验室条件下得到部分证实。确实,物理学家设法将电磁相互作用和弱相互作用结合成电弱相互作用。
但什么向研究人员表明第五种力量的存在呢?与标准模型的异常和偏差并不罕见。行为方式不同的粒子有可能受到某种我们尚不了解的力的影响。此外,标准模型对周围现实的进一步描述是开放的,但今天它存在很多问题。
提到的问题之一是暗物质。除其他外,他们正试图通过它发现第五种力量。近几十年来,越来越多的证据表明外太空一定存在隐藏的质量。与此相关的是我们错误地描述了重力。但即使这个质量存在,我们也不知道它是什么。它可以是昏暗的物体、黑洞簇,甚至是粒子。
暗光子和μ介子
而在这里,理论上他们已经提出了暗光子存在的想法,暗光子帮助暗物质通过引力与普通物质相互作用(但不通过其他相互作用)。与光子不同,它们还具有质量,因此能够衰变成粒子并与普通物质相互作用。
另一个问题是暗能量的存在,它导致宇宙加速膨胀。这需要大量的能量,占据了宇宙的大部分质量。尽管这可能是时空本身的属性。但有可能一种未知的第五种基本力也对这一过程做出了贡献。
但更多时候他们谈论第五力是因为一些实验的反常结果。因此,大型强子对撞机曾经研究过美夸克的衰变。只是它们的衰变速度与标准模型预测的有所不同,但频率降低了 15%。但第五势力并没有足够的数据来解释这一点。
不久前,费米实验室进行了Muon g-2实验。很明显,这里的主角是μ子,类似于电子,但重200倍。因此,标准模型预测,如果将它们放置在磁场中,它们将开始以某种方式并以某种频率摆动。事实上,μ子偏离了预测值。
几个月前,重复了这个实验,再次看到了同样的效果。然而,理论的不准确性是如此之高,以至于目前还不可能谈论在实验过程中发现影响μ子的新力。
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