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非粒子

物理學(xue)家一(yi)直在地球地幔(man)處尋找一(yi)種新的(de)基本(ben)力(li)。非粒(li)子，兼具光子和擁有重(zhong)量的(de)粒(li)子的(de)雙重(zhong)特性，或可能是導致遠(yuan)程自(zi)旋相互作用的(de)主(zhu)要原因，這(zhe)是指導致原子中的(de)電(dian)子在長距離范圍內將(jiang)它(ta)們的(de)自(zi)旋頻(pin)率逐漸調整統一(yi)的(de)新型力(li)。

為了(le)發現這種(zhong)新基(ji)本(ben)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在證據，研究人員已經標記出地球(qiu)地幔里的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)密度和(he)自(zi)(zi)旋(xuan)(xuan)，目前正在調查這些(xie)地下電子(zi)是否會影響(xiang)(xiang)兩(liang)個相距4828千米的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)和(he)電子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)(zi)旋(xuan)(xuan)。如(ru)果地幔中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)傳輸一(yi)種(zhong)力(li)量給實(shi)驗室里的(de)(de)(de)(de)(de)粒子(zi)，那么它將改(gai)變粒子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)(zi)旋(xuan)(xuan)頻率。這種(zhong)新基(ji)本(ben)力(li)也(ye)將與引力(li)、電磁力(li)和(he)強(qiang)弱的(de)(de)(de)(de)(de)核力(li)一(yi)起影響(xiang)(xiang)宇宙的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)為。

暗物質粒子

宇宙充滿(man)了各種(zhong)不(bu)可見的物(wu)(wu)質(zhi)，它們(men)也被稱為(wei)暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)，后(hou)者的引力拖拽作用(yong)是導致星系不(bu)會(hui)分崩離(li)析的主要(yao)原因。目前(qian)最(zui)主要(yao)的理(li)論認為(wei)暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)是由弱相(xiang)互(hu)作用(yong)重離(li)子(zi)(WIMPs)組成的，后(hou)者很少會(hui)與正(zheng)常物(wu)(wu)質(zhi)發生相(xiang)互(hu)作用(yong)。

好幾(ji)處實驗室，包括美國南(nan)達科塔州(zhou)霍姆斯塔克金(jin)礦的(de)最大地(di)下氙探(tan)測器(LUX)，也依賴地(di)殼(ke)以(yi)保護(hu)實驗不受到(dao)宇宙射線的(de)輻(fu)射。目前為止，搜尋到(dao)WIMPs的(de)證據(ju)寥寥無幾(ji)，但正在(zai)進行的(de)其它幾(ji)項試(shi)驗或可能在(zai)未來幾(ji)年(nian)有新的(de)發現。

太陽中微子

位于意大利的(de)(de)薩索(suo)國家(jia)實驗室的(de)(de)物理學(xue)家(jia)在所謂的(de)(de)變型，或者稱為(wei)“風味(wei)”的(de)(de)過(guo)程(cheng)中，發現了太(tai)陽中微子的(de)(de)痕跡。太(tai)陽的(de)(de)核反應會(hui)(hui)產生這些不帶(dai)電的(de)(de)粒(li)子，但主要的(de)(de)理論認為(wei)它們在前往(wang)地球的(de)(de)過(guo)程(cheng)或會(hui)(hui)發生“風味(wei)”的(de)(de)改變。因此，尋找特定風味(wei)的(de)(de)太(tai)陽中微子的(de)(de)物理學(xue)家(jia)最終只會(hui)(hui)測(ce)量到比他們預期更少(shao)的(de)(de)極少(shao)數(shu)太(tai)陽中微子。

太陽中(zhong)微(wei)子很少與(yu)物質發(fa)生(sheng)相互作用，但是通(tong)過(guo)從(cong)(cong)歐洲核(he)子研(yan)究委員會(hui)(hui)物理(li)(li)學實(shi)驗室發(fa)送731米(mi)粒(li)子束至薩索(suo)國家(jia)實(shi)驗室，物理(li)(li)學家(jia)成(cheng)功(gong)的(de)捕獲到正(zheng)在(zai)改變風味的(de)粒(li)子。這(zhe)項發(fa)現證實(shi)了中(zhong)微(wei)子在(zai)從(cong)(cong)太陽到地球的(de)過(guo)程中(zhong)的(de)確(que)會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)風味的(de)改變

發現反中微子

中微(wei)(wei)子(zi)(zi)(zi)可(ke)能(neng)形成(cheng)于(yu)太陽，但地(di)球(qiu)地(di)幔內部的(de)(de)放(fang)(fang)射(she)性元素也能(neng)產生少(shao)量的(de)(de)中微(wei)(wei)子(zi)(zi)(zi)。薩索國家(jia)實驗(yan)室還成(cheng)功的(de)(de)圍(wei)困了某些所謂的(de)(de)反(fan)中微(wei)(wei)子(zi)(zi)(zi)，后者(zhe)形成(cheng)于(yu)放(fang)(fang)射(she)性的(de)(de)鈾或者(zhe)釷衰變。這種新粒子(zi)(zi)(zi)或可(ke)能(neng)解釋地(di)球(qiu)內部形成(cheng)了多少(shao)熱，從而導致(zhi)構(gou)造板塊的(de)(de)運(yun)動。為了捕獲從地(di)幔放(fang)(fang)射(she)出(chu)的(de)(de)反(fan)中微(wei)(wei)子(zi)(zi)(zi)，研(yan)究人員使用了一種基(ji)于(yu)油的(de)(de)液體，當亞原(yuan)子(zi)(zi)(zi)粒子(zi)(zi)(zi)撞擊該液體時(shi)它會發(fa)光。研(yan)究人員鑒別出(chu)反(fan)中微(wei)(wei)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)存在是因為當中子(zi)(zi)(zi)撞擊液體的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)時(shi)，它們放(fang)(fang)射(she)出(chu)正電子(zi)(zi)(zi)。

核子衰變

盡管很多亞原(yuan)子(zi)(zi)(zi)粒子(zi)(zi)(zi)會衰(shuai)(shuai)變成(cheng)其它粒子(zi)(zi)(zi)，但目前(qian)科(ke)學家還尚未發現組成(cheng)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的質子(zi)(zi)(zi)和(he)中子(zi)(zi)(zi)的衰(shuai)(shuai)變。旨在揭(jie)示物理學的一切(qie)的大統一理論預測了核子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)(shuai)變的存(cun)在。

為了找到這種罕見(jian)衰變的(de)證據，日(ri)本神岡(gang)礦山地下的(de)超級神岡(gang)探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)實(shi)驗(yan)的(de)科學家(jia)已經耗費了多(duo)年時(shi)(shi)間尋找核子衰變。即使光子的(de)衰變時(shi)(shi)間需要10的(de)34次方，探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)也應(ying)該(gai)能夠發現少數光子衰變跡象。然而，目前為止超級神岡(gang)探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)仍一無所獲。