2024-04-16 17:00 来源：本站编辑
一项新的研究报告称，科学家希望通过研究太阳系中小行星的微小运动，寻找一种可能存在于我们目前宇宙模型之外的“第五种力”。
这种新颖的方法可以揭示隐藏的超轻粒子，这些粒子可能会揭示宇宙中一些最大的谜团，比如暗物质和暗能量的本质。
我们的现实至少受到四种基本力的支配:引力、电磁力、强核力和弱核力。然而，科学家们一直怀疑其他力可能存在于所谓的粒子物理标准模型之外，这是一个描述宇宙中基本粒子和力的强大理论。
现在，由加州大学欧文分校物理学家蔡宇代(Yu-Dai Tsai)领导的科学家们提出了一种全新的方法，来寻找一种潜在的“远程”第五种力，这种力可以在很远的距离内影响物体。根据周三发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上的一篇论文，Tsai和他的同事概述了一个原理证明概念，“首次研究利用小行星天体测量数据探测远程第五力的可能性”，这意味着对小行星运动的观测。
蔡崇信在接受Motherboard采访时说:“这些远程力非常有趣，因为它们可能与许多不同类型的基础物理有关。”“寻找第五种力量有几种不同的动机。”
事实上，“未被发现的力”的想法部分是由于标准模型无法解释在宇宙中观测到的奇怪现象。例如，我们每天所经历的普通物质似乎被暗物质远远超过，暗物质是一种尚未被识别的物质，它占了宇宙的大部分质量。在一种被称为暗能量的力量的推动下，宇宙也在加速膨胀，科学家们也无法识别这种力量。
如果科学家能够探测到暗能量和暗物质，那么远程第五力可以帮助解释它们。宇宙的加速膨胀可能涉及一种未被发现的力，而暗物质可能是由超轻粒子组成的，这些超轻粒子介导了这些隐藏的相互作用。(事实上，在去年发表的另一项研究中，蔡崇信提出了一项大胆的太空任务，可能能够探测到可能与太阳结合在一起的超轻暗物质粒子。)
如果这些远程力存在，它们应该会对太阳系中的物体产生微小的影响。之前的研究已经在行星和卫星的运动中寻找这些扰动，但Tsai和他的同事是第一个研究使用小行星作为指导的可能性的人。为了保护地球免受灾难性的撞击，人们收集了大量关于小行星的高精度数据，这种新方法在一定程度上受到了启发。
蔡康永解释说:“我们都很清楚，这些小行星对我们来说是危险的。”“其中一些是我们所说的近地小行星，它们有可能撞击地球，所以它们被追踪得非常好。”
利用光学和雷达观测，科学家们已经能够以如此高的精度跟踪数千颗小行星的运动，以至于有可能预测它们未来100年或更长时间的轨迹。此外，许多新的太空任务已经被派遣去访问小行星并近距离观察它们，比如美国宇航局正在进行的露西任务。
与此同时，NASA的OSIRIS-REx是最新的从小行星表面收集样本的航天器，该任务将于今年晚些时候送回地球，NASA的DART航天器在2022年完全撞上了一颗小行星，这一机动实际上改变了目标太空岩石的轨道。
所有这些努力都彻底改变了我们对小行星性质和运动的理解，使我们有可能解释由各种压力(如太阳辐射和太阳系其他天体的引力)引起的小行星运动的微小变化。这些高质量的数据可以分离作用在这些岩石上的无法解释的压力，包括远程第五种力，如果它们存在的话。
蔡崇信说:“这对我们人类的生存很重要，所以人们在理解所有这些不确定性方面做出了惊人的努力。”“尽管这很困难，但我们确实有能力控制大部分不确定性，使我们可以开始对第五种力进行有意义的测试。”
为此，Tsai和他的同事们证明了第五种力的迹象可能会在对小行星的长期观测中出现。研究小组特别指出了这些岩石所谓的“近日点进动”，这是在它们最接近太阳时发生的轨道上的轻微移动。研究人员研究了9个近地天体的轨道，作为潜在小行星的例子，以探测第五种力的迹象，但他们指出，未来的研究可能会扩展这一基本框架，以解释100多万个太空岩石。
在这一点上，利用小行星运动来寻找隐藏力量的想法仍处于概念阶段，但Tsai的团队希望他们的新原理证明将激励其他研究人员进一步开展这一研究。
蔡崇信总结说:“实际上，已经有数百万颗小行星的数据没有被分析，所以这是为了激励每个人分析这数百万颗小行星，以研究第五种力和其他基础物理。”
