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揭開暗物質謎團 科學家追查神秘"第五種力"

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為了解開宇宙中最大的謎團之一“暗物質”,物理學家正通過對鈣原子的超精密測量,試圖尋找一種假設存在的“第五種力”。


據據科學新聞網站《SciTechDaily》報道報道,盡管最新實驗尚未發現新物理的確切證據,但其前所未有的精准度,已為這股神秘力量的存在范圍劃定了更嚴格的限制。

當代粒子物理學的“標准模型”,雖能精確描述所有可見物質,卻無法解釋宇宙中絕大部分由“暗物質”構成的質量。為此,科學家提出可能存在一種未知的“第五種力”,作用於原子核中的中子與外層的電子之間。


有別於大型加速器,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的團隊采用了精密原子光譜學。他們的核心方法,是比較“同位素”(中子數不同的同種原子)之間,因中子數差異而產生的微小能階偏移,來尋找新力量的蹤跡。

在實驗中,團隊使用電磁場將鈣的5種不同同位素,同時捕獲在1個“離子阱”中,再用雷射精准測量其能階。這種“共同測量”的技術,讓他們將測量精度提升至比以往高出100倍的水平。


實驗結果確實觀測到了預期之外的能階偏移,但團隊強調,目前尚不能斷定這就是新物理的證據。因為1種被稱為“核極化”的已知效應,也可能造成類似的結果,而該效應的復雜計算仍在進行中。


研究主導作者克雷克(Diana P. L. Aude Craik)表示:“我們無法說發現了新物理,但我們知道了這股新力量最強能有多強。”這次的成果,已成功為傳遞“第五種力”的假設粒子的特性,設下了更窄的搜尋范圍。目前,團隊正進行更精密的測量,以求新的突破。



(示意圖)
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