2023 年，NASA 的 OSIRIS-REx 任務成功從近地小行星 Bennu 返回了一份塵埃和巖石樣本。
雖然該樣本提供了對宇宙的重要見解，但該任務收集的數據也可能為探索 新的物理學領域 提供機會。
潛在的宇宙第五力量
由洛斯阿拉莫斯國家實驗室 （LANL） 的天體物理學家 Yu-Dai Tsai 領導的一個研究小組利用 Bennu 的跟蹤數據來調查宇宙中第五個基本力的潛在存在。
「解釋我們從追蹤 Bennu 中看到的數據有可能增加我們對宇宙理論基礎的理解，可能會改變我們對物理學、重力和暗物質標準模型的理解，」Tsai 解釋說。
「物體的軌跡通常具有異常現象，這可能有助於發現新的物理學。」
追蹤像 Bennu 這樣的近地小行星
鑒於對行星防禦的潛在影響，像 Bennu 這樣的近地小行星受到密切監測。
該團隊利用在 OSIRIS-REx 任務之前和期間收集的地面跟蹤數據來研究物理學標準模型的擴充套件，該模型目前解釋了宇宙四種已知基本力中的三種。
自 1999 年發現 Bennu 以來，光學和雷達天體測量數據幫助精確地完善了它的軌跡。OSIRIS-REx 任務增加了 X 波段輻射和光學導航跟蹤數據。
「我們實作的嚴格約束很容易轉化為對湯川型第五部隊的一些有史以來最嚴格的限制，」該研究的合著者、特倫托大學助理教授桑尼·瓦格諾齊 （Sunny Vagnozzi） 說。
「這些結果突出了小行星跟蹤作為尋找超輕玻色子、 暗物質 和標準模型的幾個動機良好的擴充套件的寶貴工具的潛力。」
第五個基本力的可能性
天體的軌跡，如小行星，是由重力和其他力塑造的。了解這些軌跡可以揭開謎團，尤其是在出現異常時。
例如，從歷史上看，海王星的存在是在海王星被直接觀測到之前，從天王星軌域的不規則性推斷出來的。
透過分析 Bennu 的軌跡並開發相應的模型，該團隊確定了第五個基本力的可能性以及潛在中介粒子（如超輕玻色子）在該力中的作用的約束。
作用在第五個力上的介導粒子可能會改變像 Bennu 這樣的小行星的軌域，這就是為什麽分析這些跟蹤數據對物理學研究具有重要意義。
暗物質和暗能量
一種新的粒子，如超輕玻色子，可以擴充套件標準模型，包括暗物質和 暗能量 ——宇宙學和天體物理學觀測強烈表明這兩種現象，但尚未納入當前的理論框架。
雖然暗物質被認為約占宇宙總物質的 85%，但科學家們仍然缺乏對構成它的粒子和力的具體了解。
小行星跟蹤和第五力物理學
Tsai 和他的團隊在 2023 年發表在 【宇宙學和天體粒子物理學雜誌 】上的一篇論文中首次探索了使用小行星跟蹤來研究第五力物理學的想法。
在 Bennu 上工作之後，他們現在計劃繼續對小行星 Apophis 進行這項研究，該小行星將於 2029 年經過距離地球 20,000 英裏的範圍內。
美國太空總署的 OSIRIS-APEX 航天器計劃在這次近距離飛越期間接近阿波菲斯並揚起塵埃。
對地球重力在經過時如何影響阿波菲斯的觀測將提供更多數據，以幫助尋找第五力物理學的證據。
探索物理學中的基本問題
展望未來，研究團隊還在探索利用太空量子技術和專門的太空任務來提高跟蹤精度或直接搜尋暗物質。
這些創新可以顯著提高測量精度，並進一步支持研究可能揭示新粒子或新力存在的細微重力影響的努力。
隨著科學家繼續探索支配宇宙的基本力量，這些進步可能為未來的突破鋪平道路。
這項研究代表了使用小行星跟蹤數據探索物理學基本問題的重要一步，為研究宇宙的隱藏力和粒子提供了一種新方法。
