Fizičari već neko vrijeme razumiju da svim poznatim pojavama u Svemiru upravljaju četiri temeljne sile. Oni uključuju slabu nuklearnu silu, jaku nuklearnu silu, elektromagnetizam i gravitaciju. Iako su prve tri sile dio standardnog modela fizike čestica i mogu se objasniti kvantnom mehanikom, naše razumijevanje gravitacije ovisi o Einsteinovoj teoriji relativnosti.
Razumijevanje kako se ove četiri sile spajaju bio je cilj teorijske fizike već desetljećima, što je zauzvrat dovelo do razvoja više teorija koje ih pokušavaju pomiriti (tj. Teorija super struna, kvantna gravitacija, velika objedinjena teorija itd.). Međutim, njihovi će se napori možda zakomplicirati (ili im pomoći) zahvaljujući novim istraživanjima koja sugeriraju da bi na poslu moglo biti tek peta sila.
U radu koji je nedavno objavljen u časopisu Pisma o fizičkom pregledu, istraživački tim sa Sveučilišta u Kaliforniji, Irvine objašnjavaju kako su nedavni eksperimenti s fizikom čestica mogli dokazati novu vrstu bozona. Očigledno se ovaj bozon ne ponaša kao drugi bozoni, a može biti pokazatelj da tamo postoji još jedna sila prirode koja upravlja temeljnim interakcijama.
Kako je Jonathan Feng, profesor fizike i astronomije na UCI i jedan od vodećih autora na radu, rekao:
"Ako je istina, to je revolucionarno. Desetljećima smo znali četiri temeljne sile: gravitacija, elektromagnetizam i jake i slabe nuklearne sile. Ako se potvrde daljnjim eksperimentima, ovo otkriće moguće pete sile u potpunosti bi promijenilo naše razumijevanje svemira, s posljedicama za objedinjavanje sila i tamne materije. "
Napori koji su doveli do ovog potencijalnog otkrića započeli su 2015., kada je UCI tim naišao na studiju grupe eksperimentalnih nuklearnih fizičara s Instituta za nuklearna istraživanja Mađarske akademije znanosti. U to su vrijeme ovi fizičari gledali u radioaktivnu anomaliju raspada koja je nagovještavala postojanje svjetlosne čestice koja je bila 30 puta teža od elektrona.
U radu koji opisuje njihovo istraživanje, vodeći istraživač Attila Krasznahorka i njegovi kolege tvrdili su da bi ono što su promatrali moglo biti stvaranje "tamnih fotona". Ukratko, vjerovali su da su možda konačno našli dokaze o Tamnoj materiji, tajanstvenoj, nevidljivoj masi koja čini oko 85% mase Svemira.
To je izvješće u to vrijeme uglavnom previđeno, ali je široku pozornost dobilo početkom ove godine kada su ga pronašli prof. Feng i njegov istraživački tim i započeli ocjenjivati njegove zaključke. No nakon što su proučavali rezultate mađarskih timova i uspoređivali ih s prethodnim eksperimentima, zaključili su da eksperimentalni dokazi ne podupiru postojanje tamnih fotona.
Umjesto toga, predložili su da otkriće može ukazivati na moguću prisutnost pete temeljne sile prirode. Ovi nalazi su objavljeni u arXiv-u u travnju, nakon čega je slijedio rad pod naslovom „Modeli fizike čestica za 17 MeV-anomaliju u nuklearnom raspadu Berilija“, koji je objavljen u PRL ovog petka.
U osnovi, UCI tim tvrdi da je umjesto tamnog fotona, čemu bi mogao svjedočiti mađarski istraživački tim, stvoriti prethodno neotkriveni bozon - koji su nazvali "protofobični X bozon". Dok drugi bozoni stupaju u interakciju sa elektronima i protonima, ovaj hipotetički bozon djeluje samo sa elektronima i neutronima i to samo u vrlo ograničenom rasponu.
Smatra se da je ova ograničena interakcija razlog zašto je čestica do danas ostala nepoznata i zašto su nazivu dodani pridjevi „photobic“ i „X“. „Ne postoji nijedan drugi bozon koji smo primijetili i koji ima tu istu karakteristiku“, rekao je Timothy Tait, profesor fizike i astronomije na UCI i koautor ovog rada. „Ponekad ga jednostavno nazivamo i„ X bozon “, a„ X “znači nepoznato.“
Ako takva čestica postoji, mogućnosti za napredak u istraživanju mogu biti beskrajne. Feng se nada da bi ga se mogle spojiti s tri ostale sile koje upravljaju interakcijama čestica (elektromagnetske, jake i slabe nuklearne sile) kao veću, temeljniju silu. Feng je također nagađao da bi ovo moguće otkriće moglo ukazati na postojanje "mračnog sektora" našeg svemira, kojim upravlja vlastita materija i snage.
"Moguće je da ta dva sektora razgovaraju jedni s drugima i međusobno komuniciraju kroz pomalo zakrpljene, ali temeljne interakcije", rekao je. „Ta tamna sila sektora može se pokazati kao ta prototopska sila koju vidimo kao rezultat mađarskog eksperimenta. U širem smislu, uklapa se u naša originalna istraživanja kako bismo razumjeli prirodu tamne materije. "
Ako se pokaže da je to slučaj, fizičari će možda biti bliže promišljanju postojanja tamne materije (a možda čak i tamne energije), dvije od najvećih misterija moderne astrofizike. Štaviše, to bi moglo pomoći istraživačima u potrazi za fizikom izvan standardnog modela - nečim što su istraživači u CERN-u bili preokupirani još od otkrića Higgsova Bosona 2012. godine.
No, kako Feng primjećuje, trebamo potvrditi postojanje ove čestice daljnjim eksperimentima prije nego što se svi uzbudimo zbog njezinih implikacija:
„Čestica nije jako teška, a laboratoriji su imale potrebnu energiju da je naprave od 50-ih i 60-ih. Ali razlog koji je teško pronaći je taj što su njegove interakcije vrlo slabe. To je rečeno, s obzirom da je nova čestica tako lagana, da postoje mnoge eksperimentalne skupine koje rade u malim laboratorijima širom svijeta koje mogu pratiti početne tvrdnje, sada kada znaju gdje potražiti. "
Kao nedavni slučaj u kojem je sudjelovao CERN - gdje su timovi LHC-a bili prisiljeni objaviti da jesu ne otkrili dvije nove čestice - demonstrira, važno je da naše piliće ne ubrojimo prije nego što budu ukorijenjene. Kao i uvijek, oprezan optimizam najbolji je pristup potencijalnim novim nalazima.
