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物理学家发现了自然的第五种力量,它将给人类带来什么?

 西城杂事 2021-07-31

朋友们好:

之前有写过一篇《来自自然界的第五种力量,关于μ子g-2的实验的主要内容》的文章,今天再来聊聊如果第五种力量真实存在,将给人类带来什么?

物理学家发现了自然的第五种力量,它将给人类带来什么?

这项新发现可能颠覆所有现代物理学

美国科学家恩里科·费米宣布他们发现了来自自然界的第五种力量,但这一发现还有待通过实验进一步确认验证。如果这项发现得到了有效验证,将彻底颠覆所有现代物理学,并给现代物理学带来一场真正的革命。

与此同时,本文将试图弄清楚这一发现的本质是什么,以及它的前景如何。

众所周知,现代物理学中已知的力量可以归纳为四种:重力、电磁力、强力和弱力,它们决定着宇宙中所有物体的相互作用。

四种基本相互作用

重力任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力,自然界中最普遍的力,也是最弱的一种基本力

电磁力是带电粒子通过电磁场相互作用的力。不同的电荷相互吸引,相同的电荷相互排斥。

弱力四种基本力中第二弱的、作用距离第一短的一种相互作用力。

强力是自然界四种基本相互作用中最强的,一种作用于强子之间的力。

科学家们认为,这四种基本相互作用可能具有相同的性质,且试图创建一个基本相互作用的统一理论。一旦成功,这将对整个物理学产生强大的推动作用。遗憾的是,到目前为止,科学家们还没有足够的数据来建立这样的理论。

直到...

μ子的出现

μ子(Muon),是一种轻子,它带有-1的基本电荷及1/2的粒子。它的符号是μ。μ子的反粒子是反μ子。

虽然μ子不是介子,但它有时会称作“μ介子”。

整个宇宙是由比原子小的粒子构成的。其中一些粒子是由更小的粒子组成的,而另一些粒子则不再破碎,这些是基本粒子。

μ子是就是这样的基本粒子:它们就像电子一样,只是比电子重200倍,比质子轻 9 倍。它在自然界中的作用尚不完全清楚。

但是,科学家们在美国费米实验室(芝加哥附近的一个实验室)进行 Muon g-2 实验时发现,μ子的行为几乎无可否认地具有“新物理学”的痕迹。也就是说,基本粒子物理学的主要理论即所谓的标准模型并没有描述这种现象。

为什么现代物理学家对μ子如此感兴趣呢?

现在物理学中使用的标准模型是在上个世纪70年代夸克被发现后建立起来的。

标准模型描述了人们在现实生活中认识到的所有自然交互方式,也决定了自然界中相互作用的本质和基本粒子的性质。

当您读到这篇文章的时候,一定听说过暗物质和暗能量等物质,它们对于描述整个宇宙中的星系运动、膨胀速度等等都是非常重要的概念。

物理学家发现了自然的第五种力量,它将给人类带来什么?

根据现代天体物理学理论,宇宙是由 95% 的暗物质、暗能量和 5% 的可见物体组成

根据现代天体物理学理论,宇宙是由暗物质、暗能量(占95%)和 可见物体(占5%)组成。但是,没有人能看到或探测到暗物质和暗能量。

曾经在物理学上取得突破的标准模型现在极大地抑制了科学的发展。在它的框架内,世界似乎没有什么可以探索的了。

然而,Muon g-2 实验致力于寻找μ子异常磁矩,这意味着μ子的磁矩将与标准模型方程给出的结果不同,因此,进一步说了标准模型存在缺陷。

更有趣的是,μ子异常与未知的粒子相互作用有关...

第五种自然力

科学家们宣布,他们或许真的发现了一种新的、第五种自然力。并在科学期刊《物理评论快报》上描述了这个实验的过程。

物理学家发现了自然的第五种力量,它将给人类带来什么?

Muon g-2实验中,在强大的磁场影响下,μ子在圆形对撞机中沿着14米长的环被加速。

根据已知的物理学定律,这将导致一定频率的μ子波动。然而,物理学家们发现,它们的波动频率超出了预期,这可能表明了一种以前从未被科学所知的力量的作用。

为什么它是“可能的”而不是 100%。事实上,现在有四万分之一的机会是统计错误,而且根据现代物理学的标准,统计误差应该在 350 万分之一的水平上。

“我们发现μ子相互作用与标准模型不一致。这开启了一个新的物理定律、新的粒子和前所未见的新力量的未来,”英国广播公司引用了科学家小组成员马克·兰卡斯特教授的话。

科学家只需要再次重复实验,减少统计错误的概率,第五种自然力将被正式确定承认。

第五种力量的潜在可能性是什么?

  • 发现新的粒子,负责第五种自然相互作用。
  • 揭开宇宙更多的谜团,解开宇宙实际的运作模式。
  • 打开物理学的新领域。
  • 建立一个基本相互作用的统一理论。

所有这些都可能带来各领域内新的技术突破,就像人们在20世纪下半叶看到的那样。

(本文完结)

物理学家发现了自然的第五种力量,它将给人类带来什么?

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