科學家準備進行 PADME 實驗，欲找出宇宙第五種基本力

  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。

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（首圖來源：pixabay）

新聞出處： https://technews.tw/2018/09/04/padme-infn-dark-matter-energy-photon-universe-particle/