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分享 網管 - 科學新知 | 2018-09-05 | 人氣:65

TechNews科技新報  2018 年 09 月 04 日

科學家即將發起尋找第五種基本力的實驗,希望證明暗物質與暗能量的存在。雖然成功機率很小,不過一旦發現,將打開隱藏在我們視野外的異次元之門。

在可觀測宇宙中,大概只有 5% 由已知物質構成,其餘為理論描述的暗物質占 26.8%、暗能量占 68.3%。據歐洲太空總署(ESA)解釋,當你在完全黑暗的房間裡點一把火,你只看得到被火照亮的東西,但這不代表你看不見的房間不存在,同理,暗物質也是,它們雖然不可見,但常被科學家形容為將星系固定在一起的「重力膠」。

科學家也利用暗物質及暗能量解釋宇宙的加速擴張現象,但至今為止沒有人成功觀測,我們依然不知道 90% 以上的宇宙由什麼構成。

除了物質,物理學上還有四種已知的基本力:電磁力、重力、強核力(強交互作用)及弱核力(弱交互作用),電磁力不用多說,從日常生活到我們身體內部機能,都依賴這種力的驅動;重力讓你站穩於地面;強核力是四種基本作用力中最強的,能抵抗質子之間強大的電磁力,將原子固定在一起,維持住原子核的穩定;弱核力則在輻射中起作用。

而這四種力還無法幫助我們解釋未知的暗物質及暗能量,因此,科學家相信宇宙中還有第五種基本力,負責控制暗物質與暗能量,將之與普通物質聯繫起來,並可以解決目前四種力中尚有疑點的論述。

於本月在義大利國家核物理研究所(Italian National Institute of Nuclear Physics,INFN)弗拉斯卡蒂國家實驗室展開的 PADME 實驗,將觀察正電子(positron,也稱反電子)射進僅十分之一公厘厚的鑽石碎片時,會發生什麼事。

▲ PADME 實驗儀器。(Source:義大利國家核物理研究所

當正電子撞擊鑽石時會立即帶負電的電子(electron)合併,在能量爆發中釋出 2 個光子(photon)。假如第五種基本力存在,那麼實驗只會看到 1 個光子,另 1 個假想的「暗光子」無法被儀器看見,但科學家能透過比較正電子的能量和射入方向,判斷出是否出現了一個看不見的粒子。

之後能計算暗光子的質量,科學家預測應該約為電子 50 倍(普通光子的靜止質量為 0);接下來,科學家就可弄清楚暗光子會分解成哪些粒子(如果真的存在)。

PADME 實驗預計持續到今年年底,2021 年該儀器會轉移到美國康乃爾大學,連接更強大的粒子加速器,擴大對暗光子的搜索能力。

(首圖來源:pixabay

新聞出處:https://technews.tw/2018/09/04/padme-i ... photon-universe-particle/