Vesmír je riadený štyrmi základnými silami: gravitáciou, elektromagnetizmom a silnými a slabými jadrovými silami. Tieto sily poháňajú pohyb a správanie všetkého, čo vidíme okolo nás. Aspoň tak si myslíme. Ale za posledných niekoľko rokov sa zvyšuje dôkaz piatej základnej sily. Nový výskum neobjavil túto piatu silu, ale ukazuje, že ešte stále úplne nerozumieme týmto kozmickým silám.
Základné sily sú súčasťou štandardného modelu fyziky častíc. Tento model popisuje všetky rôzne kvantové častice, ktoré pozorujeme, ako sú elektróny, protóny, antihmota a podobne. Súčasťou modelu sú kvarky, neutrína a Higgsov bozón.
Pojem „sila“ v modeli je trochu nesprávny názov. V štandardnom modeli je každá sila výsledkom typu nosného bozónu. Fotóny sú nosným bozónom pre elektromagnetizmus. Gluóny sú nosné bozóny pre silné a bozóny známe ako W a Z sú pre slabé. Gravitácia nie je technicky súčasťou štandardného modelu, predpokladá sa však, že kvantová gravitácia má bozón známy ako graviton. Stále ešte úplne nechápeme kvantovú gravitáciu, ale jednou myšlienkou je, že gravitáciu možno spojiť so štandardným modelom a vytvoriť tak veľkú unifikovanú teóriu (GUT).
Každá časť, ktorú sme kedy objavili, je súčasťou štandardného modelu. Správanie sa týchto častíc veľmi presne zodpovedá modelu. Hľadali sme častice, ktoré presahujú štandardný model, ale zatiaľ sme žiadne nenašli. Štandardný model je triumfom vedeckého porozumenia. Je to vrchol kvantovej fyziky.
Začali sme sa však učiť, že má vážne problémy.
Na začiatok vieme, že štandardný model sa nemôže kombinovať s gravitáciou tak, ako sme si mysleli. V štandardnom modeli sa základné sily „zjednocujú“ pri vyšších úrovniach energie. Elektromagnetizmus a slabý sa spájajú do elektroslabiny a elektroslab sa zjednocuje so silným a stáva sa elektrónovou silou. Pri extrémne vysokých energiách by sa mali zjednotiť elektrónové a gravitačné sily. Experimenty vo fyzike častíc ukázali, že energie unifikácie sa nezhodujú.
Problematickejšia je otázka temnej hmoty. Temná hmota bola prvýkrát navrhnutá na vysvetlenie, prečo sa hviezdy a plyn na vonkajšom okraji galaxie pohybujú rýchlejšie, ako sa predpokladalo gravitáciou. Buď je naša teória gravitácie nejako nesprávna, alebo v galaxiách musí byť nejaká neviditeľná (tmavá) hmota. Za posledných päťdesiat rokov sa dôkazy o temnej hmote stali skutočne silnými. Pozorovali sme, ako galaxie zhlukujú temné hmoty, ako sa distribuuje v jednotlivých galaxiách a ako sa správa. Vieme, že neinteraguje silne s bežnou hmotou ani so sebou samým a tvorí väčšinu hmoty vo väčšine galaxií.
V štandardnom modeli však nie sú žiadne častice, ktoré by mohli tvoriť tmavú hmotu. Je možné, že temnú hmotu by mohli tvoriť niečo ako malé čierne diery, ale astronomické údaje túto myšlienku skutočne nepodporujú. Temná hmota je s najväčšou pravdepodobnosťou vyrobená z nejakej doteraz neobjavenej častice, jednej, ktorú štandardný model nepredpokladá.
Potom je tu temná energia. Podrobné pozorovania vzdialených galaxií ukazujú, že vesmír sa rozširuje stále sa zvyšujúcim tempom. Zdá sa, že tento proces poháňa nejaká energia a my tomu nerozumieme. Je možné, že toto zrýchlenie je výsledkom štruktúry priestoru a času, čo je druh kozmologickej konštanty, ktorá spôsobuje rozširovanie vesmíru. Je možné, že je to poháňané nejakou novou silou, ktorá sa ešte musí objaviť. Nech je akákoľvek temná energia, tvorí viac ako dve tretiny vesmíru.
To všetko poukazuje na skutočnosť, že štandardný model je prinajlepšom neúplný. V spôsobe, akým vesmír funguje, nám zásadne chýbajú veci. Navrhlo sa veľa nápadov na opravu štandardného modelu, od supersymetrie po doteraz neobjavené kvarky, ale jedna myšlienka je, že existuje piata základná sila. Táto sila bude mať vlastný nosný bozón (bozóny) a nové častice nad rámec tých, ktoré sme objavili.
Táto piata sila by tiež interagovala s časticami, ktoré sme pozorovali, jemnými spôsobmi, ktoré sú v rozpore so štandardným modelom. Toto nás privádza k novej publikácii, v ktorej sa tvrdí, že máme dôkazy o takejto interakcii.
Článok sa zaoberá anomáliou v zániku jadier hélia-4 a stavia na staršej štúdii rozpadov berýlia-8. Berylium-8 má nestabilné jadro, ktoré sa rozpadá na dve jadrá hélia-4. V roku 2016 tím zistil, že úpadok berýlia 8 pravdepodobne mierne porušuje štandardný model. Keď sú jadrá v excitovanom stave, môžu sa rozpadať, keď sa rozpadajú. Počet párov pozorovaných vo väčších uhloch je vyšší, ako predpovedá štandardný model, a je známy ako anomálie Atomki.
Existuje veľa možných vysvetlení anomálie, vrátane chyby experimentu, ale jedno vysvetlenie je, že je to spôsobené tým, že jej tím s názvom X17 je boson. Bol by to nosný bozón pre (zatiaľ neznámu) piatu základnú silu s hmotnosťou 17 MeV. V novej publikácii našiel tím podobný nesúlad pri rozpadu hélia-4. Častice X17 by tiež mohli vysvetliť túto anomáliu.
Aj keď to znie vzrušujúco, existuje dôvod na opatrnosť. Keď sa pozriete na podrobnosti nového dokumentu, je tu trochu zvláštne vylepšenie údajov. Tím v zásade predpokladá, že X17 je presný a ukazuje, že údaje sa dajú vyrobiť tak, aby zodpovedali ich modelu. Ukázať, že model môcť vysvetliť anomálie nie je to isté ako dokázať váš model robí vysvetliť anomálie. Možné sú aj iné vysvetlenia. Ak X17 existuje, mali sme to vidieť aj v iných experimentoch s časticami a nemali sme. Dôkazy o tejto „piatej sile“ sú skutočne slabé.
Piata sila môže existovať, ale zatiaľ sme ju nenašli. To, čo vieme, je, že štandardný model sa celkom nezhoduje, a to znamená, že na jeho nájdenie čakajú niektoré veľmi zaujímavé objavy.
zdroj: Nové dôkazy podporujúce existenciu hypotetickej častice X17 autormi Krasznahorkay, A. J., a kol.
zdroj: Pozorovanie tvorby anomálnych vnútorných párov je 8: Možná indikácia svetelného neutrálneho bozónu autorom Krasznahorkay, A. J., a kol.
