一个奇怪而动摇的“缪子”粒子可能通过揭示第五种自然力或另一个维度,从而革命化物理学

一个奇怪而动摇的“缪子”粒子可能揭示第五种力或另一维度,革命物理学

  • 一个名为“缪子”的亚原子粒子的摆动远远超出了主要的物理模型所能解释的范围。
  • 它的异常行为可能是第五种自然力或新维度的证据。
  • 科学家们在2001年、2021年和今年再次注意到了这种现象。很可能这不是偶然。

费米国家加速器实验室的物理学家们发现了更多证据表明一个亚原子粒子的行为出现了意外。而原因可能是新的第五种自然力的证据。

目前,已知有四种自然力:引力、电磁力,以及强核力和弱核力。这四种力帮助我们描述宇宙的运作。

但仍然有一些我们不理解的宇宙奇迹——发现第五种自然力可能有助于解决这些谜题。

伟大的缪子及其异常摆动

2021年,费米实验室使用缪子g-2实验观察到一种名为缪子的亚原子粒子出现了超出预期的摆动。

20年前的2001年,布鲁克黑文国家实验室的科学家们曾目睹过类似的现象,但这种异常行为至今未能解释,困扰着物理学家们已经超过两个十年。

缪子与电子类似——它们是绕着原子核旋转的微小粒子——但质量是电子的200倍,因此被称为“肥胖电子”。

这些肥胖电子可以穿透像X射线一样的物体,被用来帮助科学家发现埃及大金字塔中的一个隐藏的房间,并窥视火山的内部。

现在,它们可能帮助物理学家解锁新的自然力。

原子由核子组成,核子周围有一团电子云。

“与电子一样,缪子有一个微小的内部磁铁,在磁场的作用下,像陀螺的轴线一样进动或摆动,”费米实验室上周在一份声明中表示。

为了研究这些缪子,物理学家们将它们发射到一个超导磁环中,并测量它们在近乎光速下绕行数千次时的行为。

物理学家观察到的是,缪子的摆动远远超出了标准粒子物理模型的预测范围——这是物理学家在过去50年中用来解释和理解亚原子领域的数学指南。

第五种自然力

爱因斯坦-罗森桥或空间结构中的虫洞的插图。

如果标准模型的方程无法解释缪子的异常摆动,物理学家将被迫寻找其他解释。

其中一个可能的解释是缪子的行为受第五种自然力的支配。还有可能是新奇粒子的存在、新维度的存在,或者其他未知的时空属性,据LiveScience报道。

“我们正在探索新的领域,”费米实验室的高级物理学家Brendan Casey在实验室的新闻稿中表示。“我们正在以比以往任何时候都更高的精度确定缪子的磁矩。”

然而,用标准模型来描述缪子的摆动有两种方式,它们给出了相互冲突的结果,据LiveScience报道。

科学家们希望通过更精确的测量来解决这一矛盾。这就是为什么费米实验室的物理学家这一次收集了比2021年多四倍的数据,使实验的不确定性减少了一倍,据LiveScience报道。

“当我们完成对最后三年数据的分析时,我们预计精度还会提高一倍,”费米实验室缪子g-2实验的共同发言人Graziano Venanzoni说。

如果结果显示出第五种自然力,它可能有助于解释一些科学上最大的问题,包括:暗物质由什么组成?暗能量是什么?为什么宇宙包含的物质远远多于反物质?

科学家意识到,为了回答这些问题,他们可能需要超越标准模型的限制。而缪子的摆动等谜题正是指引着前往物理学下一个革命的线索。