宇宙中存在一種不可見的暗物質,2018年有望得到第五種自然基本力是否存在的明確證據。
當前，我們對宇宙的理解主要基於愛因斯坦的廣義相對論，依賴於四大基本自然力：引力、電磁力、弱核力以及強核力。這些力主宰着宇宙的一切，使恆星、行星、生物、分子甚至原子不會自我分裂，它們是宇宙物理規則的基石。
但近幾十年來，有關第五大自然基本力的說法此起彼伏，如果它真的存在的話，可能會瓦解我們所知的宇宙運作方式。最近，有科學家已經發現了測試這第五種力究竟是否存在的終極方法。
四大基本自然力維繫着物理學的標準模型——物理學家用來描述粒子和物質的行為。強核力使原子核保持在一起，弱核力導致某些原子的放射性衰變，電磁力將分子結合在一起，引力使行星、恆星和星系不被撕裂。
然而，這四大基本力的問題在於，自愛因斯坦的相對論橫空出世以來，科學家發現愛因斯坦的引力理論也存在一些漏洞。在這四種力中，引力是人類尚不清楚如何創造和控制的最後一種。這個力並不能解釋它所應該控制的一切，隨着天文學家對宇宙的深入觀測發現，宇宙的引力要比所有可見物質產生的還多。
到目前為止，科學家把這個差距解釋為宇宙中存在一種不可見的暗物質，但科學家始終沒能證明它的存在。由於缺乏暗物質存在的證據，一些物理學家認為，引力應從基本自然力中移除。但還有些物理學家則提出，宇宙中可能存在着第五種自然基本力，可彌補我們理解中的差距。
最近，一個研究團隊提出了對第五種力理論的終極測試方法——追蹤銀河系中心的恆星。他們已經開始進行測量，並在接下來的二十年里持續追蹤這些恆星，以獲得關於引力和第五種力的明確結論。
目前關於宇宙如何運轉的理論不足以解釋黑洞是什麼。（以上圖片來源：Adobe Stock）
加州大學洛杉磯分校的銀心小組(Galactic Centre Group)主任Andrea Ghez教授說：“愛因斯坦的理論很好地描述了引力，但有很多證據表明這個理論存在漏洞。超大質量黑洞的存在告訴我們，目前關於宇宙如何運轉的理論不足以解釋黑洞是什麼。”
物理學家指出，在我們星系的中心存在一個超大質量黑洞，其引力的影響非常強大，使第五種力的跡象更容易被發現。該團隊使用凱克天文台的望遠鏡捕獲距離我們2.6萬光年的銀心細節。他們將跟蹤靠近超大質量黑洞的恆星的運行軌道，以測量引力對恆星運動的直接影響。
如果第五種力影響到恆星的運動方式，那它們的方向將偏離使用標準物理模型的預言。通過連續20年追蹤銀心恆星的運動，科學家將能觀測到引力的影響方式。
Ghez教授指出，如果引力是由愛因斯坦廣義相對論以外的東西驅動的，那麼恆星的軌道將會出現微小變化。這是第五種力理論在強引力場中的首次測試。歷史上，科學家通過測量太陽系引力來探測第五種力，但由於太陽系的引力場相對較弱，所以很難取得結果。
目前，研究團隊正期待着2018年的夏天，屆時，一顆名為S0-2的恆星將運行至與銀心超大質量黑洞最接近的位置，它將收到最強的引力作用。此時，愛因斯坦引力理論產生的偏差將可能達到最大，有望給出第五種自然基本力是否存在的明確證據。
責任編輯:洪伊凡 来源:《譚老師地理工作室》
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