物理學家逼近第五種力！解開暗物質之謎的關鍵突破

科學家正運用尖端技術，透過囚禁離子實驗來尋找可能解開暗物質謎團的新粒子。粒子物理學的標準模型雖然能精確描述構成可見物質的基本粒子及其互動作用，但仍無法解釋宇宙中的所有現象。

蘇黎世聯邦理工學院物理學教授戴安娜·普拉多·洛佩斯·奧德·克雷克指出：「暗物質就是當今物理學最大的未解之謎之一。」天文觀測顯示，可見物質無法完全解釋星系的旋轉方式，這使物理學家推測宇宙大部分質量可能由未知物質組成。

目前最受關注的理論之一，是假設存在第五種基本作用力，與已知的引力、電磁力、強核力和弱核力並存。這種假想的力可能源自原子核中子與電子雲之間的互動作用，並由一種未知粒子傳遞，類似光子負責傳遞電磁力的機制。

有別於傳統使用大型強子對撞機的實驗方式，蘇黎世聯邦理工學院量子電子學研究所的團隊採用了精確原子光譜技術。研究員盧卡·胡伯解釋：「如果這種力確實存在，其強度應與原子核中的中子數量成正比，因此我們使用同位素進行實驗驗證。」

研究團隊運用電磁場囚禁單一帶電鈣同位素，並以雷射激發至更高能態。他們精確測量了五種穩定鈣同位素的能階偏移，精度達到100毫赫茲，比先前的測量精確100倍。胡伯說明：「我們同時囚禁兩種同位素進行測量，大幅降低了頻率測量時的幹擾雜訊。」

德國物理技術研究院和馬克斯·普朗克核物理研究所的研究團隊也分別進行了補充實驗。綜合各項資料顯示，標準模型已知的核效應僅能解釋部分偏差，另一可能原因是電子引起的核極化效應。

克雷克教授強調：「我們尚不能斷言發現了新物理現象，但已能設定這種假想粒子質量與電荷的可能範圍。」研究團隊正著手測量鈣同位素的第三種能量躍遷，並計畫將二維金氏圖擴充套件為三維圖表，以期在尋找第五種力的道路上取得更多突破。

這項重要研究成果已發表於《物理評論快報》，為解開暗物質之謎帶來新的曙光。