Fyzici už nejaký čas pochopili, že všetky známe javy vo vesmíre sa riadia štyrmi základnými silami. Medzi ne patrí slabá jadrová sila, silná jadrová sila, elektromagnetizmus a gravitácia. Zatiaľ čo prvé tri sily sú súčasťou štandardného modelu fyziky častíc a dajú sa vysvetliť pomocou kvantovej mechaniky, naše chápanie gravitácie závisí od Einsteinovej teórie relativity.
Pochopenie toho, ako tieto štyri sily spolu zapadajú, je cieľom teoretickej fyziky už celé desaťročia, čo zasa viedlo k vývoju viacerých teórií, ktoré sa ich snažia zmieriť (t. J. Teória super strún, kvantová gravitácia, veľká unifikovaná teória atď.). Ich úsilie však môže byť komplikované (alebo pomôcť) vďaka novému výskumu, ktorý naznačuje, že v práci môže byť iba piata sila.
V novinách, ktoré boli nedávno uverejnené v časopise Listy o fyzickom preskúmaní, výskumný tím z University of California, Irvine vysvetľuje, ako nedávne experimenty s fyzikou častíc mohli priniesť dôkazy o novom type bozónu. Tento bozón sa zjavne nechová tak, ako to robia iní bozóny, a môže to naznačovať, že existuje ďalšia prírodná sila, ktorá riadi základné interakcie.
Ako Jonathan Feng, profesor fyziky a astronómie na UCI a jeden z hlavných autorov v príspevku, povedal:
„Ak je to pravda, je to revolučný. Po celé desaťročia sme poznali štyri základné sily: gravitáciu, elektromagnetizmus a silné a slabé jadrové sily. Keby sa to potvrdilo ďalšími experimentmi, objavenie možnej piatej sily by úplne zmenilo naše chápanie vesmíru, čo by malo dôsledky na zjednotenie síl a temnej hmoty. “
Úsilie, ktoré viedlo k tomuto potenciálnemu objavu, sa začalo v roku 2015, keď tím UCI narazil na štúdiu skupiny experimentálnych jadrových fyzikov z Maďarského ústavu akadémie vied pre jadrový výskum. V tom čase títo fyzici hľadali anomálie rádioaktívneho rozpadu, ktorá naznačovala existenciu ľahkej častice, ktorá bola 30-krát ťažšia ako elektrón.
Vedecký výskumný pracovník Attila Krasznahorka a jeho kolegovia v príspevku popisujúcom ich výskum tvrdili, že to, čo pozorujú, by mohlo byť vytvorenie „temných fotónov“. Stručne povedané, verili, že konečne našli dôkazy o záhadnej neviditeľnej hmote Temnej hmoty, ktorá tvorí asi 85% hmoty Vesmíru.
Táto správa bola v tom čase do značnej miery prehliadaná, začiatkom tohto roka však získala značnú pozornosť, keď ju našiel prof. Feng a jeho výskumný tím a začali posudzovať jej závery. Po preskúmaní výsledkov maďarských tímov a ich porovnaní s predchádzajúcimi experimentmi však dospeli k záveru, že experimentálne dôkazy nepodporujú existenciu temných fotónov.
Namiesto toho navrhli, aby objav mohol naznačovať možnú prítomnosť piatej základnej prírodnej sily. Tieto zistenia boli uverejnené v apríli v arXiv, po ktorom nasledoval dokument s názvom „Modely fyziky častíc pre anomálie 17 MeV v jadrovom rozklade berylia“, ktorý bol uverejnený v PRL tento minulý piatok.
Tím UCI v podstate tvrdí, že namiesto temného fotónu to, čo mohol maďarský výskumný tím vidieť, bolo vytvorenie predtým neobjaveného bozónu - ktorý nazvali „protofóbny X bozón“. Zatiaľ čo iné bozóny interagujú s elektrónmi a protónmi, tento hypotetický bozón interaguje iba s elektrónmi a neutrónmi a iba v extrémne obmedzenom rozsahu.
Táto obmedzená interakcia sa považuje za dôvod, prečo častica zostala doteraz neznáma, a prečo sa k názvu pridávajú prídavné mená „photobic“ a „X“. "Neexistuje žiaden ďalší bozón, ktorý by sme pozorovali a ktorý má rovnakú charakteristiku," uviedol Timothy Tait, profesor fyziky a astronómie na UCI a spoluautor príspevku. „Niekedy to tiež nazývame„ bozón X “, kde„ X “znamená neznáme.“
Ak takáto častica existuje, možnosti prelomových výskumov by mohli byť nekonečné. Feng dúfa, že by sa mohol spojiť s ďalšími tromi silami, ktoré riadia interakciu častíc (elektromagnetické, silné a slabé jadrové sily), ako väčšiu, fundamentálnejšiu silu. Feng tiež špekuloval, že tento možný objav by mohol poukázať na existenciu „temného sektora“ nášho vesmíru, ktorý sa riadi jeho vlastnou hmotou a silami.
"Je možné, že tieto dva sektory spolu hovoria a vzájomne interagujú prostredníctvom trocha zahalených, ale zásadných interakcií," uviedol. „Táto temná sila sektora sa môže prejaviť ako táto protophopická sila, ktorú vidíme v dôsledku maďarského experimentu. V širšom zmysle to zapadá do nášho pôvodného výskumu, aby sme pochopili povahu temnej hmoty. “
Ak by sa to malo ukázať, potom by fyzici mohli byť bližšie k tomu, aby zistili existenciu temnej hmoty (a možno aj temnej energie), dvoch z najväčších záhad modernej astrofyziky. A čo viac, môže to pomôcť výskumníkom pri hľadaní fyziky nad rámec štandardného modelu - od objavu Higgsovho bosona v roku 2012 sa výskumníci v CERNi zaoberajú výskumom.
Ako však poznamenáva Feng, musíme potvrdiť existenciu tejto častice pomocou ďalších experimentov predtým, ako sa všetci nadchneme jej dôsledkami:
„Častice nie sú príliš ťažké a laboratóriá majú energiu potrebnú na to, aby ju vyrobili už od 50. a 60. rokov. Dôvodom však bolo ťažké nájsť to, že jeho interakcie sú veľmi slabé. Pretože však nová častica je taká ľahká, existuje veľa experimentálnych skupín pracujúcich v malých laboratóriách po celom svete, ktoré môžu sledovať počiatočné tvrdenia, teraz, keď vedia, kam hľadať. ““
Ako posledný prípad týkajúci sa CERN - kde boli tímy LHC nútené oznámiť, že áno nie objavili dve nové častice - demonštruje, že je dôležité nepočítať naše kurčatá skôr, ako sa odtrhnú. Ako vždy je opatrný optimizmus najlepším prístupom k potenciálnym novým zisteniam.
