愛因斯坦對物理界的貢獻（科學家稱發現第五大基本力）

2023-04-15 23:10:07

我們知道宇宙存在四大基本力，分別是強核力（Strong nuclear force）、弱核力（weak nuclear force）、電磁力（electromagnetic force）以及引力（gravitation）。可以說自愛因斯坦起（愛因斯坦時代就只發現了引力和電磁力），科學家就一直想要實現宇宙的大一統。

但是近日，匈牙利科學家克拉斯納霍凱聲稱，他們發現了大自然的第五種基本力，它可能會改變我們對宇宙運行方式的理解，這是一種「將可見世界與暗物質聯繫起來」的能量。

因為之前理論物理學家提出，可能存在帶有電磁力的奇特粒子，如「暗光子」（dark photons）。

克拉斯納霍凱團隊為了尋找暗光子，就用光子轟擊薄鋰片。當鋰吸收了光子，就變成了不穩定的鈹，鈹衰變之後產生電子和正電子。克拉斯納霍凱團隊在實驗中發現，以140度角轟擊薄鋰片，可以產生更多電子和正電子。

克拉斯納霍凱稱，當粒子以一種奇怪的方式分裂時，他們看到了一個興奮的、衰變的氦原子發出的光，而這種方式是目前物理學所不能解釋的，它不同於目前我們所知的四大基本力。

克拉斯納霍凱認為，這些多出來的粒子是由質量為電子34倍的某種粒子產生的。他們稱之為X17，所以他在一封電子郵件中說，「X17可能是一種粒子，它將我們的可見世界與暗物質連接起來。」

據報導，三年前，當克拉斯納霍凱團隊第一次在實驗中發現這種不同尋常的放射性衰變現象時，他們就推測這是一種新型粒子，這是自然界存在的「第五種力」。

他們的研究論文於2015年底刊發在著名的《物理評論通訊》（Physical Review Letters）上，

《自然新聞》（Nature News）也做了報導，不過當時並沒有引起學界多大的反響。這一次，情況大有不同了，因為這是第二次探測到這種新的粒子。

暗物質（Dark matter）是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。

現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。結合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測和標準宇宙學模型（ΛCDM模型）可確定宇宙中暗物質佔全部物質總質量的85%、佔宇宙總質能的26.8%。

但是目前科學家並沒有直接探測到暗物質，如果真的存在第五種基本力，將我們的可見世界與暗物質連接起來。

那麼首先會對愛因斯坦的理論造成影響，自愛因斯坦的相對論橫空出世以來，科學家發現愛因斯坦的引力理論存在一些漏洞。

因為在這四種力中，科學家至今對為什麼產生引力目前沒有詳細解釋。廣義相對論認為萬有引力是由於時空彎曲而產生，但是這個解釋還存在一些問題。而引力理論所存在的問題，科學家就解釋為宇宙中存在一種不可見的暗物質。

如果暗物質真的存在的話，那麼將驗證愛因斯坦的引力理論，究竟是新發現的基本力取代引力成為第四種基本力，還是更加驗證引力的正確性，而從四大基本力變成五大基本力。

除此之外，那麼它將顛覆現有的物理體系，我們都知道，楊振寧的楊·米爾斯理論為基礎的規範場論發展成為基本粒子的標準模型，在粒子物理學裡，標準模型是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。即使是尚未統一到標準模型中的引力，也有可能包括進規範場的理論之中。由此實現了三大力的統一。