第五種基本力的測試方法

加州大學洛杉磯分校(UCLA)主導的研究團隊發現了一種利用W.M.Keck天文台二十年觀測數據探測猜想的第五種自然力的新方法。該研究已發表在物理評論快報上。

宇宙中有四大基本力：電磁力，強相互作用力，弱相互作用力以及引力。物理學家知道如何統一前面三種作用力，但引力卻是不合群。數十年以來，多種理論均認為可能存在第五種力將引力與其他作用力結合到一起，但至今尚無人能證實。

UCLA銀心小組主任、論文共同作者Andrea Ghez說道：「這真是非常賽艇。經歷20年的苦功才做到今天這個地步，但我們針對銀河系中心恆星的研究工作為研究引力工作方式提供了新的方法。」

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Ghez和她的同事分析了Keck天文台自適應光學(AO)拍攝的超清晰銀心圖像。Ghez利用該最先進系統跟蹤銀河系中心超大質量黑洞附近的恆星軌道。由超大質量黑洞引力所驅使的恆星軌道能為第五種力提供線索。

Ghez說道：「利用Keck天文台對這些恆星進行了20年的精密觀測後，就能對引力工作方式提出一些約束。如果萬有引力是被某些不同於愛因斯坦廣義相對論的東西所驅動的，就能通過恆星軌道的微小變化表現。」

這是首次在強引力場中測試第五種力理論。在歷史上，曾經使用過我們的太陽創造的太陽系引力測量數據嘗試檢測第五種力，但由於這種引力場相對較弱，因此難以實現。

Ghez說道：「這項工作使得我們能提出一個非常基本的問題——引力如何工作的？愛因斯坦的理論很好地進行了描述，但大量證據顯示該理論存在漏洞。超大質量黑洞的存在告訴我們，我們目前關於宇宙運轉的理論尚不足以解釋何為黑洞。」

Ghez和她的團隊，包括第一作者Aurelien Hees以及共同作者Tuan Do正在期待2018年夏天的到來。屆時，恆星S0-2將會距離銀河系中心的超大質量黑洞最近，該團隊將能見證恆星受到最大強度引力牽引，在那個點愛因斯坦理論的偏差也將達到最大。

論文原文：DOI:10.1103/PhysRevLett.118.211101

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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