承載第五基本力的 X17 粒子有譜?CERN、INFN 兩大實驗將跟進搜尋

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 02 日 16:45 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


過去幾年,不少實驗指出宇宙存在第 5 種基本力,而前幾天,匈牙利科學院核能研究所 Attila Krasznahorkay 團隊更二度找到可能和第 5 種基本力相關的神祕粒子 X17,亟需其他獨立研究以不同方法佐證。現在歐洲核子研究組織、義大利國家核物理研究所等機構表明,將跟進搜索 X17 粒子的蹤跡。

2015 年時,由匈牙利科學院核能研究所科學家 Attila Krasznahorkay 領導的團隊,在鈹-8 原子衰變過程中發現異常現象(Atomki 異常),一般而言,鈹-8 衰變時射出高能光子,光子再轉變成電子及正電子,而電子與正電子分離的角度、數量應該呈反比,然而研究團隊發現當電子-正電子對的分隔角約 140º 時,數量卻意外的多。

Attila Krasznahorkay 認為,這可以用衰變過程中產生了質量約 17MeV 的未知新粒子來解釋。大約 1 年後,理論物理學家針對這項研究指出,除了電磁力、重力、強核力、弱核力等 4 種已知的宇宙基本力之外,新粒子還可以作為第 5 種基本力存在的證據。

今年,Attila Krasznahorkay 團隊從另一種原子(氦-4)衰變過程中,二度發現相同的異常現象:電子-正電子對的分隔角約 115º 時數量異常增加,且分析表明很可能是同一種新未知粒子,研究人員將之命名為 X17。

儘管到目前為止,所有研究都還未證實第 5 種基本力的存在,但顯然神秘粒子 X17 已引發全世界關注,歐洲核子研究組織(CERN)NA64 實驗計畫發言人 Sergei Gninenko 表示,Atomki 異常可能是實驗疏失、也可能真的是新粒子出沒,現在非常需要其他獨立實驗來確認 Attila Krasznahorkay 團隊鈹-8、氦-4 結果的相容性。

歐洲核子研究組織 NA64 實驗其實在 2017 年與 2018 年就曾嘗試尋找 X17 粒子但未果,現在氦-4 實驗出爐為 NA64 實驗注入新動力,讓該組織表示將再次尋找 X17。

義大利國家核物理研究所(INFN)的 PADME(Positron Annihilation into Dark Matter Experiment)實驗,也準備搜尋可能攜帶第五基本力的 X17 粒子。PADME 發言人 Mauro Raggi 表示 2020 年將展開新一輪實驗。

由於目前推算 X17 粒子比希格斯玻色子還要輕約 1 萬倍,儼然又是另一個世界,如果這些獨立實驗真的確認了 X17 粒子的存在,我們將拿到一把通往全新未知物理世界的新鑰匙,門的對面將會是讓全科學家興奮不已的神秘暗物質。

(首圖來源:CERN

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