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第五种基本力的测试方法
加州大学洛杉矶分校(UCLA)主导的研究团队发现了一种利用W.M.Keck天文台二十年观测数据探测猜想的第五种自然力的新方法。该研究已发表在物理评论快报上。
宇宙中有四大基本力：电磁力，强相互作用力，弱相互作用力以及引力。物理学家知道如何统一前面三种作用力，但引力却是不合群。数十年以来，多种理论均认为可能存在第五种力将引力与其他作用力结合到一起，但至今尚无人能证实。
UCLA银心小组主任、论文共同作者Andrea Ghez说道：“这真是非常赛艇。经历20年的苦功才做到今天这个地步，但我们针对银河系中心恒星的研究工作为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天文台自适应光学(AO)拍摄的超清晰银心图像。Ghez利用该最先进系统跟踪银河系中心超大质量黑洞附近的恒星轨道。由超大质量黑洞引力所驱使的恒星轨道能为第五种力提供线索。
Ghez说道：“利用Keck天文台对这些恒星进行了20年的精密观测后，就能对引力工作方式提出一些约束。如果万有引力是被某些不同于爱因斯坦广义相对论的东西所驱动的，就能通过恒星轨道的微小变化表现。”
这是首次在强引力场中测试第五种力理论。在历史上，曾经使用过我们的太阳创造的太阳系引力测量数据尝试检测第五种力，但由于这种引力场相对较弱，因此难以实现。
Ghez说道：“这项工作使得我们能提出一个非常基本的问题——引力如何工作的？爱因斯坦的理论很好地进行了描述，但大量证据显示该理论存在漏洞。超大质量黑洞的存在告诉我们，我们目前关于宇宙运转的理论尚不足以解释何为黑洞。”
Ghez和她的团队，包括第一作者Aurelien Hees以及共同作者Tuan Do正在期待2018年夏天的到来。届时，恒星S0-2将会距离银河系中心的超大质量黑洞最近，该团队将能见证恒星受到最大强度引力牵引，在那个点爱因斯坦理论的偏差也将达到最大。
论文原文：DOI:10.1103/PhysRevLett.118.211101