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第五自然力量：假设“ X17”粒子的图变厚

时间：2022-03-16 16:25:08 来源：

CERN的NA64实验。

未知的粒子可能携带自然力的最新证据为CERN的NA64合作提供了继续进行搜索的新动力。

2015年，一组科学家发现了核转变中的意外毛刺或“异常”，这可以用产生未知粒子来解释。大约一年后，理论家认为，除了电磁，引力以及强弱力之外，新粒子还可以作为自然界新的基本力的证据。这些发现引起了全世界的关注，除其他研究外，还促使欧洲核子研究组织（CERN）的NA64合作直接搜索了该粒子。

匈牙利Atomki研究所的Attila Krasznahorkay领导的同一小组的一篇新论文（pdf）现在报告了另一个类似核过渡的异常现象，这也可以由相同的假设粒子来解释。

Krasznahorkay小组发现的第一个异常是在铍8核的过渡中看到的。这种跃迁发射出高能虚拟光子，该光子转变为电子及其反物质对应的正电子。研究人员研究了不同分隔角下的电子-正电子对的数量，发现在分隔角约为140时，电子对意外地过剩。º相比之下，理论预测对数会随着分离角的增加而减少，而在特定角度下不会过多。Krasznahorkay及其同事认为，可以通过产生质量约为1700万电子伏特（MeV）的新粒子“ X17”粒子来解释过量，该粒子将转变为电子-正电子对。

Krasznahorkay团队报告的最新异常现象（pdf）尚待同行评审，其形式也为电子-正电子对过量，但这次过量是由于氦4的跃迁引起的。核。Krasznahorkay解释说：“在这种情况下，过量º发生在115度角处，但也可以通过产生质量约为17 MeV的颗粒来解释。”他补充说：“结果为我们以前的结果以及可能存在的新基本粒子提供了支持。”

CERN的NA64合作发言人Sergei Gninenko表示：在直接搜索中未发现X17的迹象。“ Atomki异常可能是由于实验效应，核物理效应或诸如新粒子之类的全新事物造成的。为了检验它们是由新粒子引起的假说，对铍8和氦4结果之间的相容性进行详细的理论分析以及独立的实验确认都是至关重要的。”

NA64的合作通过将来自超级质子同步加速器的数百亿电子束发射到固定目标上来搜索X17。如果确实存在X17，则靶中电子与原子核之间的相互作用有时会产生该粒子，然后将其转变为电子-正电子对。迄今为止，合作并未发现发生此类事件的迹象，但其数据集允许它们排除X17与电子之间相互作用强度的部分可能值。Gninenko说，该小组现在正在升级其探测器，以进行下一轮搜索，预计这将更具挑战性，但同时也将更加令人兴奋。

LHCb实验是在直接搜索中还可以寻找X17的其他实验之一。麻省理工学院的理论物理学家杰西·泰勒（Jesse Thaler）说：“到2023年，LHCb实验应该能够进行确定的测量，以确认或驳斥由新的基本力引起的Atomki异常的解释。同时，诸如NA64之类的实验可以继续消除假想粒子性质的可能值，并且每一项新的分析都带来了发现可能性（无论多么遥远）。”


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