科學家可能找到了產生第五種基本力的“X17”粒子


科學家可能找到了產生第五種基本力的“X17”粒子

一種未知粒子可能攜帶第五種自然力的新證據,為歐洲核子研究中心(CERN)的NA64合作項目提供了繼續研究的新動力。

2015年,一組科學家發現了一個意外的小故障,或者說是“異常”,這可以用一個未知粒子的產生來解釋。大約一年後,理論家們提出,除了電磁力、引力和強弱力之外,新粒子可能是一種新的自然界基本力的證據。這些發現引起了全世界的關注,並促使歐洲核子研究中心的NA64合作機構對該粒子進行了直接研究。

由匈牙利原子研究所的Attila Krasznahorkay領導的同一個團隊的一篇新論文報告了另一種異常現象,在類似的核轉變中,也可以用同樣的假設粒子來解釋。

Krasznahorkay團隊發現的第一個異常現象出現在鈹-8核的轉變中。這種躍遷發射出一個高能虛光子,它轉換成一個電子和正電子。研究人員檢測了在不同分離角度下電子-正電子對的數量,發現在140度左右的分離角度下出現了出乎意料的多餘電子對。然而理論預測,隨著分離角的增大,對的數目減少,在特定角度沒有多餘的對。Krasznahorkay和他的同事推斷,這種過剩可以通過產生一種質量約為1700萬電子伏特的新粒子來解釋,這個“X17”粒子將轉變成一對電子-正電子。

Krasznahorkay的團隊在一篇尚未經過同行評審的論文中報告了最新的異常:也是電子-正電子對過剩的形式,但這次過剩是氦-4核的躍遷造成的。在這種情況下,過剩發生在115度角。Krasznahorkay解釋道:“這個結果支持了我們之前的結論,以及一個新的基本粒子可能存在的可能性。”

歐洲核子研究中心的NA64合作組織發言人謝爾蓋•格寧科表示:“原子核的異常可能是由於實驗效應、核物理效應或新粒子造成的。為了驗證它們是由一個新粒子引起的假設,對鈹-8和氦-4的相容性進行詳細的理論分析以及獨立的實驗確認是至關重要的。”

NA64合作組織通過從超級質子同步加速器向固定目標發射數百億電子束來搜索X17。如果X17確實存在,靶中電子和原子核之間的相互作用有時會產生這種粒子,然後粒子會轉變成電子-正電子對。到目前為止,這項合作還沒有發現此類事件發生的跡象,但他們的數據集允許他們排除X17和電子之間相互作用強度的部分可能值。該小組現在正在為下一輪的搜索升級探測器,預計這將是更具挑戰性的,但同時也更令人興奮。


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