第五種自然力的可能例子

Possible case for fifth force of nature
http://phys.org/news/2016-05-case-nature.html

By Bob Yirka
May 26, 2016

一個加州大學的物理學家團隊上傳了一篇論文到 arXiv 預印伺服器上，在論文中他們指出，去年由一個匈牙利團隊所完成的研究，也許與第五種自然力的存在有關。這篇論文很自然地在物理學社群中引發軒然大波，有些團體已經設定目標，準備要來重做匈牙利科學院旗下核研所的團隊所進行的實驗。

匈牙利團隊所完成的研究由 Attila Krasznahorkay 所領導，檢驗暗光子（dark photons，傳統光子的相似物，不過與暗物質產生作用）存在的可能性。他們將光子射向鋰-7（lithium-7）樣本，創造出鈹-8（beryllium-8）原子核，當其衰變時，會發射一對電子與正電子。令人驚訝的是，當他們觀測那一對發射出來的東西時，它們並非持續落下（drop-off），而是有些碰撞（bump），研究者將之歸因於某種未知粒子被創造出來，質量大約 17 MeV。該團隊將他們的結果上傳到 arXiv 伺服器，而他們的論文隨後被發表在 Physical Review Letters 上。起先沒有什麼人關注，直到 UoC 上傳了他們的論文，指出匈牙利團隊所發現的新粒子並非暗光子，而有可能是疏質子的 X 玻色子（protophobic X boson），而他們更進一步指出，該玻色子可能帶有一種作用距離超短的力，範圍只有一個原子核寬，這表示此力並不屬於構築現代物理學的四種基本自然力（譯註：基本交互作用又稱為基本力、自然力，分別是：強交互作用、電磁交互作用、弱交互作用、重力交互作用）。

UoC 團隊所上傳的論文產生了某些刺激，同時對可能是第五種自然力的可疑報告發出公開驚嘆！那未曾聽過，也不曾被證實。不過這個想法夠意思，已有數個團隊已經宣佈準備要重作匈牙利團隊所進行的實驗，而所有的目光也會放在 Jefferson 實驗室的 DarkLight（暗光）實驗上。在那裡有個團隊也在尋找暗光子的證據 -- 他們將把電子射向氣體目標，尋找質量介於 10 到 100 MeV 之間的任何東西，而現在目標可以更明確地放在 17 MeV 的範圍上。在一年的時間內，他們所到（或找不到）的，將能證明難以捉摸的第五種自然力是否真的存在。

※ 相關報導：

＊ Evidence for a Protophobic Fifth Force from ⁸Be Nuclear Transitions
http://arqiv.org/abs/1604.07411
http://arxiv.org/pdf/1604.07411v1.pdf

＊ Observation of Anomalous Internal Pair Creation in Be8: A Possible Indication of a Light, Neutral Boson
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.042501

A. J. Krasznahorkay, M. Csatlós, L. Csige,
Z. Gácsi, J. Gulyás, M. Hunyadi, I. Kuti,
B. M. Nyakó, L. Stuhl, J. Timár, T. G. Tornyi,
Zs. Vajta, T. J. Ketel, and A. Krasznahorkay.
Physical Review Letters (2016).
doi: 10.1103/PhysRevLett.116.042501

＊ 霍金：「黑洞不存在」
＊ 精細結構常數的變化暗示物理定律並非一體適用
＊ 暗物質：波長為天文級的量子波動？
＊ 科學家記錄到「攸牛頓」的力
＊ 彼此疏遠的二原子在壓力下結合，或能形成超導體
＊ 量子燙手山芋：研究者誘使二原子交換最小能量單位
＊ 如何讓光子交互作用？
＊ 科學家創造前所未見的新物質形態：光子分子