第五种力即将被发现？停滞100年的物理学，难道要有新突破了？

2016年，匈牙利核科学家通过实验发现了一种未知的粒子。他们对研究结果进行梳理后认为，这一亚原子粒子很有可能是自然界中存在第五种力的证据，那么什么是第五种力，它又能带来哪些影响呢？

神秘的第五种力

2016年一个匈牙利的研究小组通过实验发现，用一束强烈的质子束去轰击了锂-7靶，锂-7粒子会变为铍-8粒子，并同时放出正负电子对，但是观测到的电子对比理论预期要多，这一现象无法被常规的粒子物理学解释。

科学家认为存在一种新粒子，质量大致为电子质量的32.7倍，或质子质量的2%，导致了这一反常现象，美国加州大学尔湾分校（UCI）研究团队对匈牙利科学家的数据进行了进一步研究发现，新发现的粒子仅同电子和中子相互作用，且作用范围十分有限，相互作用非常微弱，这有可能就是人们一直在寻找的第五种力。

第五种力一直被视为揭示宇宙奥秘的关键，宇宙的演化是数亿年来人类的未解之谜，超新星爆炸、恒星、星系、星系团、黑洞……物理学家发明了种种充满神秘的物理名词去解释着宇宙的各种现象。

但是始终无法自圆其说，宇宙的演变大戏我们看的越久，就越觉得它过于粗糙，甚至是漏洞百出，很多地方情节太潦草，有些地方剧情太跳跃，始终缺乏了贯穿主线的基础理论，也就是能解释这一切的基础，而现代物理学把这项基础归结为四种基本作用力：

牛顿提出了的引力，揭秘了天上和地面的宏观物理，麦克斯韦提出电磁力，统一了电和磁现象，爱因斯坦提出了弱核力和强核力，统一了时间和空间，以及能量和质量。

除了引力外，其他三种力都是可以用粒子物理学的“标准模型”来描述，譬如，传递电磁力的是光子，传递弱核力的是W和Z玻色子，传递强核力的是胶子，而引力子尽管还没发现，但是大多数物理学家相信这是迟早的事。

但是这四种基本作用力还是解释不了一些问题，例如物理学现在最关注的暗物质和暗能量。暗物质是指大多数星系中并没有足够强的引力来保持自身状态，但是没有因此解体，科学家认为是存在一些额外的不可见物质的引力维持住了星系，也就是暗物质，其存在会占到宇宙物质总量的85%左右，但是人们至今没有发现它。

暗能量是指人们通过对遥远的超新星的观测，发现宇宙膨胀正在加速，按照推论，宇宙中只有引力在大方向上起作用，引力只会把物质拽在一起，宇宙膨胀应该不断减速才合常理，但是现在却在加速膨胀，科学家们再次提出假设，存在一种未知的能量，在暗中克服引力，推动宇宙加速膨胀，经过计算，暗能量在宇宙总的物质能量中占比暗物质还大。

而匈牙利的研究小组的发现的新粒子不能用传统的物理学的“标准模型”来描述，这极有可能是一个全新的未知领域，给暗物质和暗能量探寻发现新的线索。目前，全球科学家都在进行跟踪分析，一旦突破，将会解锁宇宙演变，推动物理学进步，为促进人类社会发展带来新的可能。

其他四种基础力又是什么？

首先是引力，描述它的是广义相对论，是指一个物体对于另一个物体的吸引力，它使宇宙星系保持在一起，行星围绕太阳运动，表现为质量越大，引力就越强，是四种力中作用力最弱的一种。研究引力不仅加深了人们对自然界重要法则的理解，还能推进相关基础学科和应用技术，意义深远。

其次是电磁力，研究它的是量子电动力学论，解释原子为什么结合在一起以及什么是光，传递粒子是光子，由1905年爱因斯坦预言后被证实，其作用范围无限远。磁电荷可以产生电荷，反之亦然，在能源研究、通信技术、电子技术、材料领域均有深远影响。

最后两种力的强弱理论上比重力强，但它们仅在微观层面上工作，即在非常短的距离内，这意味着在原子之间的微小空间和更小的空间中，因此它的相关研究表现不那么明显。

强核力，也叫强相互作用力，基础理论是量子色动力学，解释质子和中子在原子核内结合在一起的原因，传递粒子是胶子，1962年预言，1979年被证实，作用范围在10-15米量级，关于强核力的运用主要有核裂变，也是原子弹的制造方法。

最后弱核力，也叫弱相互作用力，是导致放射性β衰变和恒星核聚变的原因，W和Z玻色子，1968年预言，1983年被证实，作用范围为10-18米量级。弱核力在微观尺度上作用显著，在宇宙的早期演化、恒星能量的产生以及放射性现象中发挥着核心作用，但其对日常生活的直接影响较小，但在医学诊断等领域，通过放射性技术的使用，人们仍然能够感受到弱核力的影响。

基本作用力是一种不同的东西即使不接触，物体之间也存在这种作用。区分基本作用力和普通力的标准就是看它能不能最终被还原为另一种力。例如，人们熟知的摩擦阻力和空气阻力，可以被还原为电磁力，所以它们就不是基本作用力。

我国的第五种力探寻

美国因为独特地历史背景、择优的移民政策和优厚的待遇吸引了大量的人才，使其能够在全球技术科研发展中保持领先地位，是当之无愧的世界第一科技强国，因此在量子微观物理领域高端科研方向的突破遥遥领先。

我国物理学发展起步晚，但是后来居上，也取得了不错的成绩，2022年中国科学技术大学杜江峰院士团队与南京大学黄璞教授、何建华副教授等组成的联合研究组，对一种重要的暗能量理论——变色龙理论进行实验检验，未发现该理论预言的“第五种力”，从而排除了其作为暗能量的可能，这是所有暗能量理论中首个确定性的实验检验。

变色龙理论是指传递力的粒子会根据周围环境的物质密度而改变其质量，从而改变其强度和作用范围，在质量大的地方，作用范围就小，在星系之间质量小的地方，作用范围就大，假如它恰好是斥力，就可以解释宇宙为何加速膨胀。

研究人员巧妙地利用抗磁悬浮力学系统作为力探测器，构建了超高灵敏度探测平台，达到了亚毫米尺度级别，极大提升了对“第五种力”的探测效率，实现了迄今为止对变色龙理论的国际最高检测精度，将理论预言的变色龙作用力上限限制到 6×10-17 牛顿，最终完成了变色龙理论的检验。

事实证明，我国在第五种力的探寻科研力量也不容小觑。

结语

爱因斯坦晚年的时候也发现四大作用力并不完美，因此致力于将四种作用力完美融合在一起的大一统理论，遗憾的是至今也没有人真正的实现，即使将目前的四种力完美统一了，也只能解释普通物质，而普通物质只占到宇宙总体的5%左右，暗物质和暗能量仍是遥远未知的谜题，物理学仍有太多的难题值得探索，而发现新的基础作用力将是解决这一切难题的基础。