物理学天空被撕开一道缝？1000倍宇宙异常或指向神秘“第五种力”？

物理学的天空，可能被撕开了一道裂缝！

7月10日，《物理评论快报》发表一项最新研究，通过对钙原子的超精准“称重”，科学家们发现了一个偏离标准理论高达1000倍标准差的宇宙异常信号！这一惊人发现，让我们距离揭开传说中的“第五种力”和“新物理学”的神秘面纱，又走近了惊心动魄的一步吗？

◆ 01 “完美”物理学，其实有个大Bug

长久以来，我们都活在粒子物理“标准模型”的光环下。它像一张完美的地图，精确地描绘了构成我们身体、乃至整个世界的物质基石，以及支配它们的四种基本力——引力、电磁力、强核力和弱核力。

但这张地图并非完美无瑕。苏黎世联邦理工学院的戴安娜·克雷克（Diana Craik）教授坦言：“标准模型无法解释一切。” 宇宙中神秘的暗物质到底是什么？为什么我们世界里的物质远多于反物质？这些问题，标准模型都无法给出答案。物理学家们普遍相信，一定有更深层次的“新物理学”和未知的“第五种力”在等待着我们。

◆ 02 寻找“幽灵之力”

过去，寻找新粒子和新力主要依靠欧洲核子研究中心（CERN）那样的大型粒子对撞机，通过猛烈撞击来“砸”出新东西。但瑞士和德国的这个顶级团队另辟蹊径，他们决定采用一种更精巧的办法：精密原子光谱学。

他们的想法是：如果存在一种神秘的“第五种力”，它可能会在原子核里的中子和核外的电子之间悄悄地传递。这种力的强度，应该和原子核里的中子数量成正比。

怎么验证呢？答案是；同位素。

研究团队选择了五种稳定的钙（Ca）同位素。它们的原子核里都有20个质子，但中子数却各不相同。这就好比是五个体重不同的兄弟，如果“第五种力”存在，那么电子在这五个“兄弟”身边运动时感受到的总“引力”就会有微小的差别，导致它们的能级——也就是电子运动的“心跳”频率——发生极其细微的变化。

为了捕捉这种“心跳”差异，研究人员使用了堪称“黑科技”的离子阱技术。他们史无前例地将一对不同的钙离子同时“囚禁”在电磁场中进行同步测量，极大地消除了环境噪音的干扰。最终，他们测量能级变化的精度达到了百毫赫兹级别，比以往的实验精确了约100倍！

◆ 03 1000倍偏差！宇宙在标准答案上画了条歪线

当科学家们将极其精确的测量数据绘制在一张名为“金氏图”（King Plot）的图表上时，令人震惊的一幕发生了。

根据标准模型，这张图上的数据点应该完美地连成一条直线。然而，实验结果却显示出一条明显的曲线——数据点偏离了理论预测的直线，其统计显著性高达约1000个标准差（~1000σ）！

1000个标准差是什么概念？这好比你连续抛硬币几百次，结果每次都是正面。这种事情发生的概率低到令人发指，你绝不会认为是巧合，而会坚信这枚硬币一定有问题。同样，这个1000σ的信号强烈地暗示着：我们的理论模型，可能出问题了！

◆ 04 先别开香槟！是新物理，还是“旧账”没算清？

那么，这是否意味着我们已经发现了“第五种力”？

“我们还不能说我们发现了新物理。” 克雷克教授谨慎地表示。

研究团队发现，这个巨大的偏差，虽然不能用已知的最主要效应来解释 ，但有可能源于一个我们了解甚少的标准模型内部效应——核极化（nuclear polarization）。

这是一种原子核因受到电子影响而发生微小形变的现象。目前的计算表明，这个效应有可能解释观测到的异常，但其理论本身还存在很大的不确定性。

简单说，我们发现了一条弯曲的铁轨，但这究竟是一辆“新火车”（第五种力）压弯的，还是一些我们没算清楚的“铁轨维护问题”（核极化）导致的，目前还无法下定论。

◆ 05 悬念升级！为终极理论设下“天罗地网”

尽管如此，这项研究的意义依然是里程碑式的。

通过这次史无前例的精确测量，研究团队为这个假想中的新力能够有多强，设下了迄今为止最严格的限制。这就好比为搜捕逃犯划定了一个更小的包围圈。

“我们目前正在测量钙同位素的第三个能量跃迁，”研究团队的博士生卢卡·胡伯（Luca Huber）说，“我们希望能克服理论上的挑战，在寻找新力的道路上取得更大进展。”

从1000倍标准差的惊人异常，到对“第五种力”设下的天罗地网，这场物理学的顶级悬疑大片才刚刚拉开序幕。宇宙最深处的秘密，或许就隐藏在下一次更精确的原子“心跳”之中。

参考文献：

[1] Wilzewski, A., Spieß, L. J., Wehrheim, M., Chen, S., King, S. A., Micke, P., ... & Schmidt, P. O. (2025). Nonlinear Calcium King Plot Constrains New Bosons and Nuclear Properties. *Physical Review Letters*, 134(23), 233002.

[2] Hanks, M. (2025, July 11). An Unknown ‘Fifth Force’ May Explain a Baffling Physics Mystery—These Researchers Have a Bold New Plan to Uncover It. *The Debrief*.