自然界是否存在第五種力量?

一種新的、自然界的第五種力,能否爲我們關於暗物質和暗能量的最大問題提供一些答案?我們正在努力。

標準模型無論從哪個角度看,都是現代物理學的最高成就。它描述了四種自然力,一個粒子動物園,以及它們是如何相互作用的。這也許是有史以來最成功的科學理論。

這是非常不完整的。

事實證明,標準模型只能解釋宇宙中不到5%的物質和能量。另外25%左右是暗物質,這是一種未知的物質,無論從任何角度來看都是看不見的。剩下的被稱爲暗能量,一種導致宇宙加速膨脹的神秘實體。

當天文學家第一次發現暗物質和暗能量時,他們注意到的第一件事就是它們明顯的相似性。爲什麼我們宇宙的兩種黑暗成分的強度大致相同?我知道,25%和70%聽起來不太相似,但當涉及到天文學,尤其是宇宙學時,它們基本上是相同的數字。

也許只是巧合,他們的力量差不多,我們想多了。

也可能是別的原因。聰明的物理學家提出了宇宙“暗區”之間的聯繫,在那裡暗物質和暗能量相互交談。這將使它們能夠跟隨彼此的進化,確保它們在很長一段時間內對宇宙的能量收支有大致相等的貢獻。

要讓它們互相交談,你需要一種力。但這種力不可能是已知的任何一種力,否則暗物質和/或暗能量也必須與正常物質相互作用,而且我們已經看到了更直接的證據。

所以,這一定是一種新的力,自然界的第五種力,完全不同於電磁力,重力,強核力和弱核力。雖然像這樣的想法還停留在假設的領域,但其中一些想法已經有了名字。

一個名字是“精髓(Quintessence)”,宇宙的第五種精華。另一種是“暗光子(Dark Photons)”,一種像光子一樣在宇宙中傳播的粒子,但顧名思義,它是黑暗的。

爲了驗證這些想法,我們必須向宇宙尋求答案。如果存在第五種力量,它一定非常微妙。通過對星系團、宇宙膨脹、甚至中子星行爲的觀察,第五種力的更強表現已經被排除在外。因此,我們有自己的工作要做 —— 我們需要大量的數據來梳理出一些與預期不同的信號。

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