非粒子

物理學(xué)家一直在地球地幔處尋找一種新的基本力。非粒子，兼具光子和擁有重量的粒子的雙重特性，或可能是導(dǎo)致遠(yuǎn)程自旋相互作用的主要原因，這是指導(dǎo)致原子中的電子在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)將它們的自旋頻率逐漸調(diào)整統(tǒng)一的新型力。

為了發(fā)現(xiàn)這種新基本力的存在證據(jù)，研究人員已經(jīng)標(biāo)記出地球地幔里的電子的密度和自旋，目前正在調(diào)查這些地下電子是否會(huì)影響兩個(gè)相距4828千米的實(shí)驗(yàn)中的中子和電子的自旋。如果地幔中的電子傳輸一種力量給實(shí)驗(yàn)室里的粒子，那么它將改變粒子的自旋頻率。這種新基本力也將與引力、電磁力和強(qiáng)弱的核力一起影響宇宙的行為。

暗物質(zhì)粒子

宇宙充滿了各種不可見的物質(zhì)，它們也被稱為暗物質(zhì)，后者的引力拖拽作用是導(dǎo)致星系不會(huì)分崩離析的主要原因。目前最主要的理論認(rèn)為暗物質(zhì)是由弱相互作用重離子(WIMPs)組成的，后者很少會(huì)與正常物質(zhì)發(fā)生相互作用。

好幾處實(shí)驗(yàn)室，包括美國(guó)南達(dá)科塔州霍姆斯塔克金礦的最大地下氙探測(cè)器(LUX)，也依賴地殼以保護(hù)實(shí)驗(yàn)不受到宇宙射線的輻射。目前為止，搜尋到WIMPs的證據(jù)寥寥無(wú)幾，但正在進(jìn)行的其它幾項(xiàng)試驗(yàn)或可能在未來(lái)幾年有新的發(fā)現(xiàn)。

太陽(yáng)中微子

位于意大利的薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家在所謂的變型，或者稱為“風(fēng)味”的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)中微子的痕跡。太陽(yáng)的核反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生這些不帶電的粒子，但主要的理論認(rèn)為它們?cè)谇巴厍虻倪^(guò)程或會(huì)發(fā)生“風(fēng)味”的改變。因此，尋找特定風(fēng)味的太陽(yáng)中微子的物理學(xué)家最終只會(huì)測(cè)量到比他們預(yù)期更少的極少數(shù)太陽(yáng)中微子。

太陽(yáng)中微子很少與物質(zhì)發(fā)生相互作用，但是通過(guò)從歐洲核子研究委員會(huì)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)送731米粒子束至薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，物理學(xué)家成功的捕獲到正在改變風(fēng)味的粒子。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)證實(shí)了中微子在從太陽(yáng)到地球的過(guò)程中的確會(huì)發(fā)生風(fēng)味的改變

發(fā)現(xiàn)反中微子

中微子可能形成于太陽(yáng)，但地球地幔內(nèi)部的放射性元素也能產(chǎn)生少量的中微子。薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還成功的圍困了某些所謂的反中微子，后者形成于放射性的鈾或者釷衰變。這種新粒子或可能解釋地球內(nèi)部形成了多少熱，從而導(dǎo)致構(gòu)造板塊的運(yùn)動(dòng)。為了捕獲從地幔放射出的反中微子，研究人員使用了一種基于油的液體，當(dāng)亞原子粒子撞擊該液體時(shí)它會(huì)發(fā)光。研究人員鑒別出反中微子的存在是因?yàn)楫?dāng)中子撞擊液體的原子時(shí)，它們放射出正電子。

核子衰變

盡管很多亞原子粒子會(huì)衰變成其它粒子，但目前科學(xué)家還尚未發(fā)現(xiàn)組成原子核的質(zhì)子和中子的衰變。旨在揭示物理學(xué)的一切的大統(tǒng)一理論預(yù)測(cè)了核子衰變的存在。

為了找到這種罕見衰變的證據(jù)，日本神岡礦山地下的超級(jí)神岡探測(cè)器實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家已經(jīng)耗費(fèi)了多年時(shí)間尋找核子衰變。即使光子的衰變時(shí)間需要10的34次方，探測(cè)器也應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)少數(shù)光子衰變跡象。然而，目前為止超級(jí)神岡探測(cè)器仍一無(wú)所獲。

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