神祕的粒子!它能解釋暗物質嗎?

X17可能是理解宇宙最大謎團之一的缺失環節。

1933年,天文學家弗裡茨·茲威基(Fritz Zwicky)注意到一個奇怪的現象:宇宙似乎有「丟失的質量」。必須有什麼東西來解釋宇宙物體之間的空間和使他們保持原位的引力。茲威基的「丟失的質量」就是現在科學家們所說的「暗物質」。

暗物質回答了宇宙中一些神祕的問題同時,也為天文學家們帶來了新的難題。儘管科學家們相信暗物質構成了宇宙的80%,但它從未在實驗室中被成功探測到。它的存在只能根據其引力來推斷,而不是通過任何視覺證據,因為它…怎麼說…很暗。

圖解:暗物質

圖解:暗物質

但也許仍有答案:一種被稱為X17的假想粒子或許有助於解釋這種看不見的東西背後的一些奧祕,並顛覆我們對於主宰自然的力量的看法。

X17是什麼?

X17首次出現在2015年,當時一組匈牙利研究人員宣佈檢測到一個新粒子,他們說這種粒子可以解釋暗物質粒子之間的相互作用。

這是一個頗具爭議的發現,但現在科學家們說他們有了更多的證據:在2019年10月的一篇預印稿中,他們描述了為X17提供新證據的第二個實驗。

根據2016年的一項研究,如果該粒子是真的,它甚至可以代表自然界的「第五力量」。

圖解:粒子

圖解:粒子

從理論上說,X17是一種既能攜帶能量又能攜帶力的亞原子粒子,其質量約為1700萬電子伏特,重約34個電子。

今天,我們知道有四種力量:萬有引力,電磁力,強相互作用力和弱相互作用力。它們共同控制著粒子之間的相互作用。但如果被證實,X17可能會迫使物理學家重寫粒子物理學的標準模型——與光子相關的、或光粒子之間的粒子相互作用的理論模型。

標準模型沒有考慮到暗物質粒子之間的相互作用,因為暗物質不與光相互作用。但是X17可能是控制暗物質粒子之間相互作用的力。

X17,如果它存在的話,可以幫助科學家瞭解組成暗物質的基本過程。然而,一些人對這項實驗結果表示懷疑,因為沒有其他團隊能夠在他們的實驗室中檢測到這種新粒子。

檢測暗物質——絕非易事。

檢測暗物質——絕非易事。

多年來,科學家們一直在通過一系列怪異的、非常規的實驗來尋找暗物質。

大型地下氙氣探測器就是其中之一。該探測器位於桑福德地下實驗室地下近5000英尺處,它的作用是嘗試觀測暗物質與普通物質的相互作用。該探測器耗資1000萬美元,於2013年4月推出,作為世界上最靈敏的暗物質探測器——不幸的是,它沒有成功。但是這傢伙正在升級。當它在2020年重新上線時,它將比之前的版本大30倍,敏感度提高100倍,並有望比之前的版本更成功。

大型強子對撞機是世界上最大,力量最強的粒子加速器,是科學家用來試圖發現難以捉摸的暗物質的另一種工具。 實際上,科學家們希望能在對撞機上製造出暗物質粒子。儘管它們會悄無聲息地穿過對撞機的探測器,但它們與其他粒子碰撞後所丟失的能量可以間接地表明它們的存在。

DAMA / LIBRA實驗是另一種粒子探測器,希望能在星系周圍的暈圈中找到暗物質。探測器在圍繞太陽運行的過程中,尋找地球周圍暗物質暈的變化,並希望建立一個年度週期循環模型。

儘管花了這麼多功夫,但沒有一個項目成功地直接檢測出暗物質——對所有意圖和目的而言,暗物質仍然是「丟失的」。

只有時間才能告訴我們X17是否真的存在,如果存在,它又是否能幫助科學家們探索宇宙中最深遠的奧祕之一。

作者: PassantRabie

FY: 鴨鴨

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