物理學天空被撕開一道裂縫？1000倍宇宙異常或指向神祕第五種力！
物理學的天空，可能被撕開了一道裂縫！
7月10日，《物理評論快報》發表一項最新研究，通過對鈣原子的超精準“稱重”，科學家們發現了一個偏離標準理論高達1000倍標準差的宇宙異常信號！這一驚人發現，讓我們距離揭開傳說中的“第五種力”和“新物理學”的神祕面紗，又走近了驚心動魄的一步嗎？
◆ 01 “完美”物理學，其實有個大Bug
長久以來，我們都活在粒子物理“標準模型”的光環下。它像一張完美的地圖，精確地描繪了構成我們身體、乃至整個世界的物質基石，以及支配它們的四種基本力——引力、電磁力、強核力和弱核力。
但這張地圖並非完美無瑕。蘇黎世聯邦理工學院的戴安娜·克雷克（Diana Craik）教授坦言：“標準模型無法解釋一切。” 宇宙中神祕的暗物質到底是什麼？爲什麼我們世界裏的物質遠多於反物質？這些問題，標準模型都無法給出答案。物理學家們普遍相信，一定有更深層次的“新物理學”和未知的“第五種力”在等待着我們。
◆ 02 尋找“幽靈之力”
過去，尋找新粒子和新力主要依靠歐洲核子研究中心（CERN）那樣的大型粒子對撞機，通過猛烈撞擊來“砸”出新東西。但瑞士和德國的這個頂級團隊另闢蹊徑，他們決定採用一種更精巧的辦法：精密原子光譜學。
他們的想法是：如果存在一種神祕的“第五種力”，它可能會在原子核裏的中子和核外的電子之間悄悄地傳遞。這種力的強度，應該和原子核裏的中子數量成正比。
怎麼驗證呢？答案是；同位素。
研究團隊選擇了五種穩定的鈣（Ca）同位素。它們的原子核裏都有20個質子，但中子數卻各不相同。這就好比是五個體重不同的兄弟，如果“第五種力”存在，那麼電子在這五個“兄弟”身邊運動時感受到的總“引力”就會有微小的差別，導致它們的能級——也就是電子運動的“心跳”頻率——發生極其細微的變化。
爲了捕捉這種“心跳”差異，研究人員使用了堪稱“黑科技”的離子阱技術。他們史無前例地將一對不同的鈣離子同時“囚禁”在電磁場中進行同步測量，極大地消除了環境噪音的干擾。最終，他們測量能級變化的精度達到了百毫赫茲級別，比以往的實驗精確了約100倍！
◆ 03 1000倍偏差！宇宙在標準答案上畫了條歪線
當科學家們將極其精確的測量數據繪製在一張名爲“金氏圖”（King Plot）的圖表上時，令人震驚的一幕發生了。
根據標準模型，這張圖上的數據點應該完美地連成一條直線。然而，實驗結果卻顯示出一條明顯的曲線——數據點偏離了理論預測的直線，其統計顯著性高達約1000個標準差（~1000σ）！
1000個標準差是什麼概念？這好比你連續拋硬幣幾百次，結果每次都是正面。這種事情發生的概率低到令人髮指，你絕不會認爲是巧合，而會堅信這枚硬幣一定有問題。同樣，這個1000σ的信號強烈地暗示着：我們的理論模型，可能出問題了！
◆ 04 先別開香檳！是新物理，還是“舊賬”沒算清？
那麼，這是否意味着我們已經發現了“第五種力”？
“我們還不能說我們發現了新物理。” 克雷克教授謹慎地表示。
研究團隊發現，這個巨大的偏差，雖然不能用已知的最主要效應來解釋 ，但有可能源於一個我們瞭解甚少的標準模型內部效應——核極化（nuclear polarization）。
這是一種原子核因受到電子影響而發生微小形變的現象。目前的計算表明，這個效應有可能解釋觀測到的異常，但其理論本身還存在很大的不確定性。
簡單說，我們發現了一條彎曲的鐵軌，但這究竟是一輛“新火車”（第五種力）壓彎的，還是一些我們沒算清楚的“鐵軌維護問題”（核極化）導致的，目前還無法下定論。
◆ 05 懸念升級！爲終極理論設下“天羅地網”
儘管如此，這項研究的意義依然是里程碑式的。
通過這次史無前例的精確測量，研究團隊爲這個假想中的新力能夠有多強，設下了迄今爲止最嚴格的限制。這就好比爲搜捕逃犯劃定了一個更小的包圍圈。
“我們目前正在測量鈣同位素的第三個能量躍遷，”研究團隊的博士生盧卡·胡伯（Luca Huber）說，“我們希望能克服理論上的挑戰，在尋找新力的道路上取得更大進展。”
從1000倍標準差的驚人異常，到對“第五種力”設下的天羅地網，這場物理學的頂級懸疑大片纔剛剛拉開序幕。宇宙最深處的祕密，或許就隱藏在下一次更精確的原子“心跳”之中。
參考文獻：
[1] Wilzewski, A., Spieß, L. J., Wehrheim, M., Chen, S., King, S. A., Micke, P., ... & Schmidt, P. O. (2025). Nonlinear Calcium King Plot Constrains New Bosons and Nuclear Properties. *Physical Review Letters*, 134(23), 233002.
[2] Hanks, M. (2025, July 11). An Unknown ‘Fifth Force’ May Explain a Baffling Physics Mystery—These Researchers Have a Bold New Plan to Uncover It. *The Debrief*.
