哈喽,大家好,杆哥这篇评论,主要来分析百万年冷却轨迹锁定!第五种力存在范围被大幅压缩
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宇宙中是否存在除引力、电磁力等四种力之外的 “第五种力”?这个困扰物理学界多年的问题,如今有了新答案。
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一个由德、意、澳多国机构组成的国际团队,通过分析中子星冷却数据,给假想标量粒子划定了史上最严格的存在边界,相关研究已发表在《物理评论快报》上。
极端天体成天然实验室
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中子星堪称宇宙中最 “硬核” 的天体,直径仅 20 公里却装着太阳质量的物质,密度高达每立方厘米数亿吨。
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这种极端环境下,核子间距被压缩到飞米量级,能显著放大短程力的效应,成为检验新物理的天然实验室。
相比之下,地球实验室的测量常受精度和噪声干扰,很难捕捉到微弱的新力信号。
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标量粒子与第五种力的关联
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标量粒子是理论预言的零自旋粒子,被认为可能是第五种力的传递媒介。
目前唯一被证实的标量粒子是希格斯玻色子,但许多理论预测存在其他标量粒子,它们若与核子耦合,会违反现有引力定律。
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研究团队指出,若这类粒子存在,中子星内部的核子碰撞会不断产生它们,这些粒子会携带能量逃离,导致星体冷却加速。
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观测数据推翻异常冷却猜想
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研究团队选取了 “七大奇迹” 星群、脉冲星 PSR J0659 等样本,它们的年龄从数千年到数百万年不等。
通过 X 射线观测精确测量这些中子星的表面温度后发现,所有数据都与标准冷却模型完全吻合,没有出现标量粒子导致的异常冷却。
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这一结果让研究人员得以设定严格上限:对于质量在微电子伏到毫电子伏范围的标量粒子,其与核子的耦合强度约束,比此前测量严格数个数量级。
未来观测将进一步收紧边界
尽管此次未发现第五种力的证据,但研究明确了其存在的严苛条件 —— 必须比之前认为的微弱得多。
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下一代观测设备将带来新机遇:欧洲航天局 2028 年计划发射的 Athena X 射线天文台,以及 NASA 的 Lynx 概念望远镜,将大幅提升温度测量精度。
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同时,LISA 等空间引力波探测器,也能通过中子星并合事件,提供更多内部物理的关键信息,有望实现第五种力的首次探测。
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