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承载第五基本力的 X17 粒子有谱?CERN、INFN 两大实验将跟进搜寻

2024-11-23 207


过去几年,不少实验指出宇宙存在第 5 种基本力,而前几天,匈牙利科学院核能研究所 Attila Krasznahorkay 团队更二度找到可能和第 5 种基本力相关的神秘粒子 X17,亟需其他独立研究以不同方法佐证。现在欧洲核子研究组织、意大利国家核物理研究所等机构表明,将跟进搜索 X17 粒子的踪迹。

2015 年时,由匈牙利科学院核能研究所科学家 Attila Krasznahorkay 领导的团队,在铍-8 原子衰变过程中发现异常现象(Atomki 异常),一般而言,铍-8 衰变时射出高能光子,光子再转变成电子及正电子,而电子与正电子分离的角度、数量应该呈反比,然而研究团队发现当电子-正电子对的分隔角约 140º 时,数量却意外的多。

Attila Krasznahorkay 认为,这可以用衰变过程中产生了质量约 17MeV 的未知新粒子来解释。大约 1 年后,理论物理学家针对这项研究指出,除了电磁力、重力、强核力、弱核力等 4 种已知的宇宙基本力之外,新粒子还可以作为第 5 种基本力存在的证据。

今年,Attila Krasznahorkay 团队从另一种原子(氦-4)衰变过程中,二度发现相同的异常现象:电子-正电子对的分隔角约 115º 时数量异常增加,且分析表明很可能是同一种新未知粒子,研究人员将之命名为 X17。

尽管到目前为止,所有研究都还未证实第 5 种基本力的存在,但显然神秘粒子 X17 已引发全世界关注,欧洲核子研究组织(CERN)NA64 实验计划发言人 Sergei Gninenko 表示,Atomki 异常可能是实验疏失、也可能真的是新粒子出没,现在非常需要其他独立实验来确认 Attila Krasznahorkay 团队铍-8、氦-4 结果的相容性。

欧洲核子研究组织 NA64 实验其实在 2017 年与 2018 年就曾尝试寻找 X17 粒子但未果,现在氦-4 实验出炉为 NA64 实验注入新动力,让该组织表示将再次寻找 X17。

意大利国家核物理研究所(INFN)的 PADME(Positron Annihilation into Dark Matter Experiment)实验,也准备搜寻可能携带第五基本力的 X17 粒子。PADME 发言人 Mauro Raggi 表示 2020 年将展开新一轮实验。

由于目前推算 X17 粒子比希格斯玻色子还要轻约 1 万倍,俨然又是另一个世界,如果这些独立实验真的确认了 X17 粒子的存在,我们将拿到一把通往全新未知物理世界的新钥匙,门的对面将会是让全科学家兴奋不已的神秘暗物质。

  • A fifth fundamental force could really exist, but we haven’t found it yet
  • The plot thickens for a hypothetical X17 particle

(首图来源:CERN)

延伸阅读:

  • 宇宙第 5 种基本力的假设越发真实?科学家二度检测到神秘 X17 粒子
  • 科学家准备进行 PADME 实验,欲找出宇宙第五种基本力
2019-12-03 16:15:00

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