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作者:Jesse Emspak,LiveScience投稿人发布时间:02/21/2013 02:33 PM美国东部时间生活科学这是一个成为粒子物理学家的好时机长期寻找的希格斯玻色子粒子似乎终于在日内瓦的加速器上找到了,科学家现在正处于另一个宇宙的一小部分的痕迹上,这一个与自然的新基本力量相关联

利用地球本身作为电子源的实验缩小了对新的含力粒子的寻找,放置阿德赫斯特学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员表示,如果新的粒子是真实的,那将会对地球内部的过程和结构产生影响,实验结果更为严格

出现在2月22日出版的“科学”杂志中,自然界的新力量带来了所谓的远程自旋 - 自旋相互作用,主要研究作者,阿默斯特物理学家拉里·亨特说,短程自旋 - 自旋相互作用发生所有的时间:磁铁粘在冰箱上,因为磁铁中的电子和冰箱外部的电子都在同一方向旋转但是更远的自旋 - 自旋相互作用更加神秘[Wacky Physics:最酷的小颗粒自然]力量将在物理学家熟悉的四种基本力量之外运行:重力,电磁力以及强弱核力量一些物理学家认为这种新力量存在是因为扩展了粒子物理学的标准模型 - 一种定义物理学的理论最微小的粒子 - 实际上是预测未被发现的粒子可以携带它的非粒子这种力的来源有三种可能性第一种是一种称为非粒子的粒子,它在某些方面表现得像光子(光粒子),就像其他人的物质粒子一样,第二个叫做Z'(发音为“Z-prime”),是Z玻色子的一个较轻的表亲,带有弱核力无论是非粒子还是Z都来自当前物理理论的延伸而第三种可能性是根本没有新的粒子,但是相对论有一些影响旋转的成分

非粒子最初是由哈佛大学物理学家于2007年提出的

Howard Georgi粒子具有明确的质量,除非它们是光子,它们是无质量的电子或质子的质量无论它有多大的动量都不能改变 - 改变质量(以及它的能量)并改变它的粒子类型Unparticles将具有可变质量能量尽管科学家还没有找到与力相关的新粒子,但他们确实发现远距离自旋 - 自旋相互作用必须比先前的实验显示的要小100万倍

力存在,它是如此微小,以致两个粒子之间的引力如电子和中子强一百万倍正常,冰箱磁铁类型的自旋相互作用,介质由光子操作,仅在非常短的距离内操作例如,磁力随着距离的反向立方而下降 - 走两倍远,力的强度下降八倍长距离旋转自旋力似乎不大尽可能多地减少物理学家多年来一直在寻找带有这种相互作用的粒子,但是没有看到它们阿默斯特实验对力的强度施加了更严格的限制,这让物理学家更好地了解了看地球的电子理论家们已经知道他们所寻求的力量很弱而且只能在很长的距离内探测到所以科学家们需要一种创造性的方法来寻找它们他们需要找到一个地方,大量的电子聚集在一起产生更强的信号“电子有一个巨大的磁矩,”亨特说“它们与地球的磁场更好地对齐,所以它们是明显的选择”任何能够推动电子旋转的东西

与地球磁场对齐将会少量改变这些旋转的能量[50关于地球的惊人事实]因此阿默斯特和德克萨斯大学的团队决定使用地球地幔中的电子,因为他们中有很多人 - 大约10 ^ 49“人们在准备自旋极化中子样本之前,”亨特说“他们的来源很接近,可控但我意识到有了更大的来源你可以获得更好的灵敏度“原因在于,尽管只有大约1000万个地幔电子中的一个会将它们的自旋对准地球的磁场,但是它们会留下10 ^ 42个

即使它不可能像实验室那样控制它们,大量使用电子地图科学家们首先绘制出地球内部电子的自旋方向和密度

该地图是基于德克萨斯大学地球科学副教授林恩芙的作品,该作者是该作品的合着者

新论文为了制作地图,他们在行星的地幔和地壳中使用了地球磁场的已知强度和方向

他们用地图计算了这些电子在地球上对旋转敏感实验的影响程度在西雅图和阿默斯特阿默斯特团队随后将磁场应用于一组亚原子粒子 - 在这种情况下是中子 - 并密切关注它们的旋转西雅图小组研究了电子

在这些实验中旋转能量的变化取决于它们指向的方向旋转以不同的频率围绕施加的磁场旋转如果地幔中的电子传递一些影响它们的力,它应该表现为实验室中粒子的频率除了缩小对新力的搜索之外,实验还指出了另一种研究地球内部的方法现在,地球内部的模型有时会给出不一致的答案,例如地震波传播通过按照他们的方式做好准备第五种力量将是一种“读取”那里的亚原子粒子的方式 - 并且可能有助于科学家理解这种差异它也有助于地球科学家看到那里有什么类型的铁及其具有的实际结构“它会向我们提供我们大多无法访问的信息,“Lin说编者注:本文已更新,以更正物理学家Larry Hunter的姓氏在Twitter上关注LiveScience @livescience我们也在Facebook和Google+上