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非粒子

物理學(xue)家一直(zhi)在地球地幔處尋找(zhao)一種新(xin)的(de)基本(ben)力。非粒子，兼具光(guang)子和(he)擁有重量(liang)的(de)粒子的(de)雙重特性，或可能(neng)是導致遠程(cheng)自旋相互作用的(de)主(zhu)要原因，這是指導致原子中的(de)電子在長距離范圍內將(jiang)它們的(de)自旋頻率逐(zhu)漸調(diao)整(zheng)統一的(de)新(xin)型力。

為了發(fa)現這種(zhong)新基本(ben)力(li)(li)的(de)(de)(de)存在證據，研究人(ren)員已經(jing)標(biao)記出地球地幔里(li)的(de)(de)(de)電子(zi)的(de)(de)(de)密度(du)和自旋(xuan)(xuan)(xuan)，目前正在調查這些(xie)地下(xia)電子(zi)是否會(hui)影響(xiang)兩個相距4828千(qian)米的(de)(de)(de)實驗中(zhong)的(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)和電子(zi)的(de)(de)(de)自旋(xuan)(xuan)(xuan)。如果地幔中(zhong)的(de)(de)(de)電子(zi)傳輸一(yi)種(zhong)力(li)(li)量給(gei)實驗室里(li)的(de)(de)(de)粒子(zi)，那么它將改變粒子(zi)的(de)(de)(de)自旋(xuan)(xuan)(xuan)頻(pin)率。這種(zhong)新基本(ben)力(li)(li)也將與(yu)引力(li)(li)、電磁力(li)(li)和強弱的(de)(de)(de)核力(li)(li)一(yi)起影響(xiang)宇宙(zhou)的(de)(de)(de)行(xing)為。

暗物質粒子

宇(yu)宙充滿(man)了各種不(bu)可見的(de)物(wu)質(zhi)，它們(men)也被(bei)稱為(wei)暗物(wu)質(zhi)，后者的(de)引(yin)力拖拽作用(yong)(yong)是導致(zhi)星系不(bu)會分崩離(li)析的(de)主要原因。目前最主要的(de)理論認(ren)為(wei)暗物(wu)質(zhi)是由(you)弱相互(hu)作用(yong)(yong)重離(li)子(WIMPs)組(zu)成的(de)，后者很少(shao)會與正常物(wu)質(zhi)發(fa)生相互(hu)作用(yong)(yong)。

好幾(ji)處(chu)實驗室，包(bao)括(kuo)美國南達科(ke)塔(ta)州霍姆(mu)斯塔(ta)克金(jin)礦的(de)最大地下氙探測器(LUX)，也依賴地殼以保護實驗不受到宇宙射線(xian)的(de)輻射。目前為止(zhi)，搜尋(xun)到WIMPs的(de)證據(ju)寥寥無幾(ji)，但正(zheng)在進行的(de)其它(ta)幾(ji)項(xiang)試(shi)驗或可能在未來幾(ji)年有新的(de)發現。

太陽中微子

位于(yu)意大利的(de)薩索(suo)國家(jia)實驗室的(de)物(wu)理學(xue)家(jia)在(zai)所謂的(de)變型，或者稱為(wei)“風(feng)味(wei)”的(de)過程(cheng)中(zhong)，發(fa)現(xian)了太(tai)陽中(zhong)微(wei)子(zi)(zi)(zi)的(de)痕(hen)跡。太(tai)陽的(de)核反應(ying)會產生這些不(bu)帶(dai)電的(de)粒子(zi)(zi)(zi)，但(dan)主要的(de)理論認為(wei)它們在(zai)前往(wang)地球的(de)過程(cheng)或會發(fa)生“風(feng)味(wei)”的(de)改變。因此，尋找特定風(feng)味(wei)的(de)太(tai)陽中(zhong)微(wei)子(zi)(zi)(zi)的(de)物(wu)理學(xue)家(jia)最終(zhong)只(zhi)會測量到比他們預(yu)期更(geng)少(shao)的(de)極少(shao)數太(tai)陽中(zhong)微(wei)子(zi)(zi)(zi)。

太陽中(zhong)微(wei)子(zi)(zi)很少與物(wu)(wu)質發(fa)(fa)生(sheng)相互作用，但(dan)是通過(guo)(guo)從(cong)歐洲核子(zi)(zi)研(yan)究(jiu)委員會物(wu)(wu)理學實驗室發(fa)(fa)送731米粒子(zi)(zi)束至薩索國(guo)家(jia)實驗室，物(wu)(wu)理學家(jia)成功的(de)(de)捕獲到(dao)正在(zai)改變風(feng)味的(de)(de)粒子(zi)(zi)。這項發(fa)(fa)現(xian)證實了中(zhong)微(wei)子(zi)(zi)在(zai)從(cong)太陽到(dao)地(di)球的(de)(de)過(guo)(guo)程中(zhong)的(de)(de)確會發(fa)(fa)生(sheng)風(feng)味的(de)(de)改變

發現反中微子

中(zhong)微(wei)子(zi)可(ke)能(neng)形(xing)(xing)成(cheng)于(yu)太陽(yang)，但地球(qiu)(qiu)地幔內部的(de)(de)放(fang)射(she)(she)性(xing)元(yuan)素也(ye)能(neng)產(chan)生少量(liang)的(de)(de)中(zhong)微(wei)子(zi)。薩(sa)索國家實(shi)驗室(shi)還(huan)成(cheng)功的(de)(de)圍(wei)困了(le)某(mou)些所謂的(de)(de)反(fan)中(zhong)微(wei)子(zi)，后(hou)者形(xing)(xing)成(cheng)于(yu)放(fang)射(she)(she)性(xing)的(de)(de)鈾或者釷(tu)衰(shuai)變。這種(zhong)新粒(li)子(zi)或可(ke)能(neng)解釋地球(qiu)(qiu)內部形(xing)(xing)成(cheng)了(le)多少熱(re)，從(cong)(cong)而導致構造(zao)板塊的(de)(de)運動。為(wei)了(le)捕獲從(cong)(cong)地幔放(fang)射(she)(she)出(chu)的(de)(de)反(fan)中(zhong)微(wei)子(zi)，研究(jiu)人員使用了(le)一種(zhong)基于(yu)油的(de)(de)液(ye)體，當亞原(yuan)子(zi)粒(li)子(zi)撞擊該(gai)液(ye)體時它會(hui)發光。研究(jiu)人員鑒別出(chu)反(fan)中(zhong)微(wei)子(zi)的(de)(de)存(cun)在是因為(wei)當中(zhong)子(zi)撞擊液(ye)體的(de)(de)原(yuan)子(zi)時，它們(men)放(fang)射(she)(she)出(chu)正電子(zi)。

核子衰變

盡管很(hen)多亞原(yuan)子(zi)粒子(zi)會衰變成其它粒子(zi)，但(dan)目前科學家還尚未(wei)發現組成原(yuan)子(zi)核的質(zhi)子(zi)和中子(zi)的衰變。旨在揭示物理學的一(yi)切的大統一(yi)理論預測了核子(zi)衰變的存在。

為了找(zhao)到(dao)這種罕見衰變(bian)的證(zheng)據，日本神(shen)(shen)岡(gang)礦(kuang)山地(di)下的超(chao)(chao)級神(shen)(shen)岡(gang)探(tan)測(ce)器(qi)實驗的科學家已經耗費了多(duo)年時間(jian)尋找(zhao)核子(zi)衰變(bian)。即使光子(zi)的衰變(bian)時間(jian)需(xu)要10的34次方(fang)，探(tan)測(ce)器(qi)也應該能夠(gou)發現少(shao)數光子(zi)衰變(bian)跡象。然(ran)而，目前為止(zhi)超(chao)(chao)級神(shen)(shen)岡(gang)探(tan)測(ce)器(qi)仍一(yi)無所獲(huo)。