在粒子碰撞過程中，強子會分解成夸克和玻色子

第五自然力存在嗎,？關于我們對暗物質和暗能量的巨大疑問,，一種新的第五自然力能夠為我們的疑問提供一些答案嗎？我們正在研究這個問題,。

事實上,，標準模型是現代物理的極高成就。它描述了四種自然力,，眾多粒子以及它們之間是如何相互作用的,。這也許是有史以來最成功的科學理論。

但標準模型極其不完整,。在宇宙的所有物質和能量中,，標準模型只能解釋不到5％的物質和能量。另外有大約25％是暗物質,，這實際上是一種不可見的未知物質,。剩下的部分被稱為暗能量，這是一種可以讓宇宙加速膨脹的神秘實體,。

第五種力：第五種力（A fifth force）,，即第五種基本作用力的簡稱。第五種力的客觀性還只是人們的一種猜想和臆斷，也還并沒有得到驗證和承認,。

四種基本力：在科學理論體系中,，一共發(fā)現了在自然界里存在著四種基本作用力，即電磁力,、萬有引力,、強力和弱力，這四種基本作用力,。

強子：強子屬于現代粒子物理學中的概念,，也是量子力學中的重要概念。強子（Hadron）是一種亞原子粒子,，所有受到強相互作用影響的亞原子粒子都被稱為強子,。強子，包括重子和介子,。

暗能量：暗能量是驅動宇宙運動的一種能量,。暗能量在宇宙中起斥力作用。它和暗物質都不會吸收,、反射或者輻射光,，所以人類無法直接使用現有的技術進行觀測。2022年,，美國天體物理學家的一項分析,，確認宇宙由大約三分之二的暗能量和三分之一的物質組成，這種物質主要以暗物質的形式,，在過去數十億年中加速膨脹,。

暗物質：暗物質（Dark matter）是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分,，但又不屬于構成可見天體的任何一種已知的物質,。

在天文學中，暗物質是一種不可見的假想物質,，它和光及其他電磁輻射互不影響,。暗物質是由引力效應暗示出來的，除非有比可被觀測到的更多物質存在,，否則廣義相對論不能解釋暗物質,。這些效應發(fā)生在星系的形成和演變【1】、引力透鏡效應【2】,、可觀測宇宙的當前結構,、星系碰撞的質量位置【3】、星系團內星系的移動以及宇宙微波背景輻射各向異性的背景之下,。

在宇宙學標準冷暗物質模型中,，宇宙的質量和能量的總量是由5％普通物質,，26。8％暗物質和68,。2％被稱為暗能量的能量形式組成的,。【4】【5】【6】【7】因此,，暗物質構成了總質量的85％,，而暗能量和暗物質構成了物質和能量總量的95％。

除非通過引力,，否則暗物質被認為不會與普通重子物質和輻射相互作用,，所以在實驗室檢測到暗物質很困難。最普遍的解釋是暗物質是一些尚未被發(fā)現的亞原子粒子,，就比如弱相互作用大質量粒子（WIMPs）或軸子,。【12】另一種主要的可能是暗物質是由原始黑洞組成的,?！?3】【14】【15】

根據其速度（更精確地說，是它的自由流動長度）的大小,，暗物質分為冷暗物質，溫暗物質和熱暗物質,。在最新的模型中更青睞冷暗物質的設想,，在這個設想中，結構是在微粒逐漸積累的過程中形成的,。

暗能量：暗能量是驅動宇宙運動的一種能量,。暗能量在宇宙中起斥力作用。它和暗物質都不會吸收,、反射或者輻射光,，所以人類無法直接使用現有的技術進行觀測。2022年,，美國天體物理學家的一項分析,，確認宇宙由大約三分之二的暗能量和三分之一的物質組成，這種物質主要以暗物質的形式,，在過去數十億年中加速膨脹,。

暗物質：暗物質（Dark matter）是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分,，但又不屬于構成可見天體的任何一種已知的物質,。

引力透鏡效應：引力透鏡效應是愛因斯坦的廣義相對論所預言的一種現象。由于時空在大質量天體附近會發(fā)生畸變,，使得光線經過大質量天體附近時發(fā)生彎曲,。如果在觀測者到光源的直線上有一個大質量的天體,，則觀測者會看到由于光線彎曲而形成的一個或多個像，這種現象稱之為引力透鏡現象,。

宇宙背景輻射：背景輻射（英語：CMB,， cosmic microwave background，又稱3K背景輻射）是宇宙學中“大爆炸”遺留下來的電磁波輻射,，是一種黑體輻射（熱輻射）,。在早期的文獻中，“宇宙微波背景”稱為“宇宙微波背景輻射”（CMBR）或“遺留輻射”,，是一種充滿整個宇宙的電磁輻射,，而與之類似的原初引力波則是“大爆炸”遺留下來的引力波輻射。

當天文學家首次發(fā)現暗物質和暗能量時,，他們首先注意到的事情之一就是它們的明顯相似性,。為什么我們宇宙中這兩個暗成分的力量會大致相等呢？我知道,，25％和70％聽起來不太相似,，但在天文學尤其是宇宙學中，它們基本上是完全相同的數字,。

也許他們力量相當只是巧合,，是我們想太多了。

又或者還有其他原因,。聰明的物理學家們提出,，宇宙的“暗領域”中存在著暗物質和暗能量之間的某種聯系，使得它們能夠追蹤彼此的演化過程,，確保它們長期對宇宙的能量總值做出大致相等的貢獻,。

要讓它們相互作用，就需要一種力,。但這種力不能是已知的任何一種力,，否則暗物質和/或暗能量就必然會與普通物質相互作用，這樣的話我們應該早就看到更多直接的證據了,。

所以這必須是一種新的力,，一種完全不同于電磁力、引力,、強核力和弱核力的第五種自然力,。雖然這樣的想法目前還僅僅停留在假設階段，但其中一些已經有名了,。

在物理宇宙學和天文學中,，暗能量是一種能量形式，它在最大尺度上影響著宇宙,，其主要影響是推動宇宙的加速膨脹,。假設拉姆達-CDM 宇宙學模型是正確的,，【1】暗能量主導著宇宙，在當前可觀測的宇宙中占總能量的68％,，而暗物質和普通（重子）物質分別占26％和5％,，其他成分如中微子、光子占比幾乎可以忽略不計,?！?】【3】【4】【5】 暗能量的密度非常低，僅為 7×10?30克/cm3（能量密度值為 6×10?10焦耳/m3）,，遠低于星系內普通物質或暗物質的密度,。然而，它卻主導著宇宙的能量密度值,，因為它均勻分布在整個宇宙空間中,。【6】【7】【8】

一種物質是宇宙中的第五種本質,，被稱為第五元素,。另一種物質則是暗光子群，但其實它在宇宙中運動時如同一個光子在運動,，在宇宙中并不明顯,，這也是它名字中帶有“暗”的原因。

為了證實上述想法是否正確,，我們不得不面向宇宙尋求答案,。如果第五元素的力量真的存在，那它一定是非常微弱的,。因為第五元素擁有強烈力量的結論已經通過觀測星系團、宇宙膨脹和中子星的行為表現被排除了,。觀測結果將帶來一組規(guī)模巨大的數據,，從而幫助我們理順一些與預期中不同的信息。因此為了提升我們的工作效率,，我們必須減少工作量,。

將宇宙各處成百上千的星系和太陽質量范圍為1014到1015的代表性星團通過引力作用結合起來，組成的結構稱之為星系團,。它們是繼沙普利超星系團之后確定的宇宙第二大由引力結合的星系團（沙普利超星系團是科學界已知的最大的超星系團）,。在20世紀80年代之前星系團都一直被認為是宇宙中最大的構造，直到超星團系被發(fā)現,。星系團的一個顯著成分是星系團內介質,。星系團內介質由星系間的熱氣組成，最高溫度可達2000-15000電子伏特,。且星系團介質依賴于全部星系團,。星系團不能與銀河星團（也被稱為疏散星團）相混淆,。星系團是指星系里面的星群或球狀星團，環(huán)繞著星系運動,。小的星系聚合物和星系群有關,，和星系團并無關系。但星系群和星系團都可以將它們自身聚集起來從而形成超星團系,。

宇宙附近著名的星系團,，包括室女星系團、天爐星系團,、武仙星系團和后發(fā)星系團,。巨引源是一個由矩尺座星系團控制的巨大星系集合體，它大到可以影響自身所處位置所發(fā)生的宇宙膨脹,。在早期宇宙中被發(fā)現的著名的最大星系團,，包括SPT-CL J0546-5345星系團和SPT-CL J2106-5844星系團。在過去的幾十年中,，通過觀察非熱漫射無線電發(fā)射的無線電暈和無線電遺跡等,，這些星系團被證實是粒子加速的重要地點。在使用錢德拉X射線天文臺進行觀察的過程中,，也發(fā)現了冷鋒和沖擊波等結構在許多星系團中的存在,。

BY：universetoday

FY：Astronomical volunteer team

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聯合署名：淚橋,，LIU劉，

審核：天文志愿文章組-

排版：零度星系

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自：https://www./170380/is-there-a-fifth-force-of-nature/

本文由天文志愿文章組-淚橋,LIU劉翻譯自文章作者Jeffrey L. Hunt的作品,如有相關內容侵權,請在作品發(fā)布后聯系作者刪除.

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