可能存在第五种基本力量 但我们尚未找到

宇宙由四个基本力控制：重力，电磁力以及强弱核力。这些力量推动着我们周围事物的运动和行为。至少这就是我们的想法。但是在过去的几年中，越来越多的证据表明有第五种基本力量。新的研究还没有发现这第五种力量，但是它确实表明我们仍然没有完全理解这些宇宙力量。

基本力是粒子物理学标准模型的一部分。该模型描述了我们观察到的所有各种量子粒子，例如电子，质子，反物质等。夸克，中微子和希格斯玻色子都是模型的一部分。

模型中的“力”一词有点用词不当。在标准模型中，每个力是一种载玻色子的结果。光子是电磁的玻色子。胶子是强子的带子玻色子，被称为W和Z的子带是弱子的玻色子。从技术上讲，重力并不是标准模型的一部分，但假设量子重力具有一个称为引力子的玻色子。我们仍然没有完全理解量子引力，但是一个想法是引力可以与标准模型结合起来以产生一个大统一理论(GUT)。

我们发现的每个粒子都是标准模型的一部分。这些粒子的行为与模型非常精确地匹配。我们一直在寻找标准模型以外的粒子，但到目前为止，我们从未发现任何粒子。标准模型是科学理解的胜利。它是量子物理学的顶峰。

首先，我们现在知道标准模型无法以我们认为的方式与重力结合。在标准模型中，基本力在较高的能量水平下“统一”。电磁和弱电结合成电弱，而电弱与强电结合成为电子核力。在极高的能量下，电子核力和重力应统一。粒子物理学中的实验表明，统一能不匹配。

对星系的观察表明暗物质的分布。图片来源：X射线：NASA / CXC /瑞士洛桑联邦理工学院/D.Harvey和NASA / CXC / Durham Univ / R.Massey;光学和透镜图：NASA，ESA，D。Harvey(瑞士洛桑联邦理工学院)和R. Massey(英国杜伦大学)

更大的问题是暗物质的问题。最初提出暗物质来解释为什么星系外缘的恒星和气体运动得比重力预测的快。我们的万有引力理论是错误的，或者星系中一定有一些看不见的(暗的)质量。在过去的五十年中，有关暗物质的证据变得非常有力。我们已经观察到暗物质如何将星系聚在一起，如何在特定星系中分布以及它的行为。我们知道它与常规物质或自身之间的相互作用不强，并且在大多数星系中占了大部分质量。

但是标准模型中没有粒子可以构成暗物质。暗物质可能是由诸如小黑洞之类的东西构成的，但是天文学数据并不能真正支持该想法。暗物质很可能是由一些尚未发现的颗粒组成的，这是标准模型无法预测的。

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