2023 年，NASA 的 OSIRIS-REx 任务成功从近地小行星 Bennu 返回了一份尘埃和岩石样本。
虽然该样本提供了对宇宙的重要见解，但该任务收集的数据也可能为探索 新的物理学领域 提供机会。
潜在的宇宙第五力量
由洛斯阿拉莫斯国家实验室 （LANL） 的天体物理学家 Yu-Dai Tsai 领导的一个研究小组利用 Bennu 的跟踪数据来调查宇宙中第五个基本力的潜在存在。
「解释我们从追踪 Bennu 中看到的数据有可能增加我们对宇宙理论基础的理解，可能会改变我们对物理学、引力和暗物质标准模型的理解，」Tsai 解释说。
「物体的轨迹通常具有异常现象，这可能有助于发现新的物理学。」
追踪像 Bennu 这样的近地小行星
鉴于对行星防御的潜在影响，像 Bennu 这样的近地小行星受到密切监测。
该团队利用在 OSIRIS-REx 任务之前和期间收集的地面跟踪数据来研究物理学标准模型的扩展，该模型目前解释了宇宙四种已知基本力中的三种。
自 1999 年发现 Bennu 以来，光学和雷达天体测量数据帮助精确地完善了它的轨迹。OSIRIS-REx 任务增加了 X 波段辐射和光学导航跟踪数据。
「我们实现的严格约束很容易转化为对汤川型第五部队的一些有史以来最严格的限制，」该研究的合著者、特伦托大学助理教授桑尼·瓦格诺齐 （Sunny Vagnozzi） 说。
「这些结果突出了小行星跟踪作为寻找超轻玻色子、 暗物质 和标准模型的几个动机良好的扩展的宝贵工具的潜力。」
第五个基本力的可能性
天体的轨迹，如小行星，是由重力和其他力塑造的。了解这些轨迹可以揭开谜团，尤其是在出现异常时。
例如，从历史上看，海王星的存在是在海王星被直接观测到之前，从天王星轨道的不规则性推断出来的。
通过分析 Bennu 的轨迹并开发相应的模型，该团队确定了第五个基本力的可能性以及潜在中介粒子（如超轻玻色子）在该力中的作用的约束。
作用在第五个力上的介导粒子可能会改变像 Bennu 这样的小行星的轨道，这就是为什么分析这些跟踪数据对物理学研究具有重要意义。
暗物质和暗能量
一种新的粒子，如超轻玻色子，可以扩展标准模型，包括暗物质和 暗能量 ——宇宙学和天体物理学观测强烈表明这两种现象，但尚未纳入当前的理论框架。
虽然暗物质被认为约占宇宙总物质的 85%，但科学家们仍然缺乏对构成它的粒子和力的具体了解。
小行星跟踪和第五力物理学
Tsai 和他的团队在 2023 年发表在 【宇宙学和天体粒子物理学杂志 】上的一篇论文中首次探索了使用小行星跟踪来研究第五力物理学的想法。
在 Bennu 上工作之后，他们现在计划继续对小行星 Apophis 进行这项研究，该小行星将于 2029 年经过距离地球 20,000 英里的范围内。
美国宇航局的 OSIRIS-APEX 航天器计划在这次近距离飞越期间接近阿波菲斯并扬起尘埃。
对地球引力在经过时如何影响阿波菲斯的观测将提供更多数据，以帮助寻找第五力物理学的证据。
探索物理学中的基本问题
展望未来，研究团队还在探索利用太空量子技术和专门的太空任务来提高跟踪精度或直接搜索暗物质。
这些创新可以显著提高测量精度，并进一步支持研究可能揭示新粒子或新力存在的细微引力影响的努力。
随着科学家继续探索支配宇宙的基本力量，这些进步可能为未来的突破铺平道路。
这项研究代表了使用小行星跟踪数据探索物理学基本问题的重要一步，为研究宇宙的隐藏力和粒子提供了一种新方法。
