今年5月，一個令人嘆為觀止的巧合被世人忽視了。就在觀眾們?yōu)榈倌?bull;波頓(Tim Burton)的電影《愛麗絲夢游仙境2：鏡中奇遇記》(Alice Through the Looking Glass)興奮不已的同時，匈牙利物理學(xué)家宣稱，他們可能發(fā)現(xiàn)了通往宇宙不可見部分的鑰匙。在《愛麗絲》一片中，愛麗絲進(jìn)入了一個奇異的世界，那里的一切東西都是“反的”。
匈牙利物理學(xué)家的研究結(jié)果正成為世界各地實(shí)驗(yàn)室的熱門話題。這些成果之所以引人注目，是因?yàn)樗鼈兛赡苤赶虻谖宸N基本作用力的存在。自然界物理定律的當(dāng)前模型允許存在四種作用力：電磁力、強(qiáng)相互作用、弱相互作用和萬有引力。毫不夸張地說，第五種基本力會成為一場革命性變革的推動力。
說實(shí)在的，革命來得晚了一些。原因在于所謂的暗物質(zhì)，這種隱藏的物質(zhì)占了宇宙質(zhì)量的80%以上。天文學(xué)家知道暗物質(zhì)的存在，因?yàn)樗鼘μ祗w產(chǎn)生了引力效應(yīng)。不過，暗物質(zhì)的行為方式與組成可見世界的物質(zhì)大不相同。
有一種研究物質(zhì)的方法，是想辦法讓粒子相互碰撞，然后檢測從殘骸中飛出的粒子——這正是歐洲粒子物理研究中心(CERN)預(yù)言希格斯玻色子這種基本粒子的辦法。為此，匈牙利核物理研究所(Institute for Nuclear Physics)的奧蒂洛•克勞斯瑙霍爾考伊(Attila Krasznahorkay)用質(zhì)子轟擊鋰同位素，產(chǎn)生了不穩(wěn)定的鈹原子核。這些鈹原子核接著就像預(yù)期的那樣，衰變成了以不同角度飛離彼此的電子-正電子偶。
然而，不同尋常的是，這些電子-正電子偶似乎喜歡以140度角彼此散開。對此，最簡單的解釋是這一放射性衰變組合中有一種新的中介粒子。計(jì)算似乎表明，這種粒子的質(zhì)量為17兆電子伏(MeV)，大約是希格斯波色子的七千分之一。
盡管科學(xué)家曾預(yù)言過希格斯波色子的存在，但這種新的活躍粒子沒有被預(yù)言過。出于這個原因，該團(tuán)隊(duì)在公諸于眾之前用了三年時間檢驗(yàn)自己的結(jié)果。正如愛麗絲在被紅桃皇后(Red Queen)迷惑時的想法，這完全是一道沒有答案的謎題。
有一種激動人心的可能性是，這種新粒子正是我們熟悉的物質(zhì)世界與我們看不見的暗物質(zhì)世界之間缺失的一環(huán)。有一種理論認(rèn)為，新粒子是一種“暗光子”，是一種可能與暗物質(zhì)有關(guān)的尚不為人知的作用力的載體。由加州大學(xué)歐文分校(UCI)的馮孝仁(Jonathan Feng)領(lǐng)隊(duì)開展的重新分析，并不完全支持這種“暗光子”的提議，但確實(shí)支持新粒子代表在超短程作用的第五種力的構(gòu)想。
這一發(fā)現(xiàn)也引起了“暗光”(DarkLight)項(xiàng)目實(shí)施者的好奇心。他們正在探索包括暗物質(zhì)和暗能量在內(nèi)的“黑暗地帶”，目前正在尋找10到100兆電子伏之間的暗光子。如今，他們重點(diǎn)關(guān)注17兆電子伏，試圖揭開相同粒子的面紗。
如果說這種確認(rèn)將令人興奮不已，那就說得太輕了。物理學(xué)理論也許十分優(yōu)美，然而它們并不完善，只能解釋可觀測宇宙的一小部分。發(fā)現(xiàn)一種橫跨可見物質(zhì)世界和不可見暗物質(zhì)世界的新粒子，會開辟物理學(xué)的新天地。
即便如此，對于我們已知存在于宇宙中的事物，可見物質(zhì)和暗物質(zhì)加起來也只能解釋不到一半。最大的組成部分據(jù)信是暗能量，而暗能量反而可能與暗物質(zhì)毫無關(guān)系。我們了解得越多，真相就越發(fā)吊詭。那位自傲于能在早餐前相信六件不可能的事的白皇后，必然會開心地拍起手來。
本文作者是一名科學(xué)評論員
譯者/簡易
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