Fiziki že nekaj časa razumejo, da vse znane pojave v vesolju upravljajo štiri temeljne sile. Sem spadajo šibka jedrska sila, močna jedrska sila, elektromagnetizem in gravitacija. Medtem ko so prve tri sile del standardnega modela fizike delcev in jih je mogoče razložiti s pomočjo kvantne mehanike, je naše razumevanje gravitacije odvisno od Einsteinove teorije relativnosti.
Razumevanje, kako se te štiri sile združujejo, je bil cilj teoretične fizike že desetletja, kar je posledično vodilo k razvoju več teorij, ki jih poskušajo uskladiti (tj. Teorija super strun, kvantna težnost, velika enotna teorija itd.). Njihova prizadevanja pa so morda zapletena (ali pa so jim pomagala) zahvaljujoč novim raziskavam, ki kažejo, da je morda peta sila na delu.
V prispevku, ki je bil nedavno objavljen v reviji Pisma o fizičnem pregledu, raziskovalna skupina z kalifornijske univerze, Irvine razloži, kako so lahko nedavni poskusi fizike delcev pokazali novo vrsto bozona. Očitno se ta bozon ne obnaša tako kot drugi bozoni in je lahko pokazatelj, da je zunaj še ena sila narave, ki ureja temeljne interakcije.
Kot je dejal Jonathan Feng, profesor fizike in astronomije na UCI in eden vodilnih avtorjev prispevka:
"Če je res, je revolucionarno. Že desetletja poznamo štiri temeljne sile: gravitacijo, elektromagnetizem ter močne in šibke jedrske sile. Če bi ga potrdili z nadaljnjimi poskusi, bi to odkritje možne pete sile popolnoma spremenilo naše razumevanje vesolja, s posledicami za poenotenje sil in temne snovi. "
Prizadevanja, ki so privedla do tega potencialnega odkritja, so se začela leta 2015, ko je skupina UCI naletela na študijo skupine eksperimentalnih jedrskih fizikov z Madžarskega inštituta za jedrske raziskave. Takrat so ti fiziki preiskovali radioaktivno razkrojno anomalijo, ki je namignila na obstoj lahkega delca, ki je bil 30-krat težji od elektrona.
V prispevku, ki opisuje njihovo raziskovanje, je vodilni raziskovalec Attila Krasznahorka in njegovi sodelavci trdili, da bi lahko opazovali ustvarjanje "temnih fotonov". Skratka, verjeli so, da bi lahko končno našli dokaze o Temni materiji, skrivnostni, nevidni masi, ki predstavlja približno 85% mase vesolja.
To poročilo je bilo takrat v veliki meri spregledano, vendar je široko pozornost dobilo v začetku tega leta, ko sta ga našla prof. Feng in njegova raziskovalna skupina in začela ocenjevati njegove sklepe. Toda po preučevanju rezultatov madžarskih ekip in primerjanju s prejšnjimi poskusi so ugotovili, da eksperimentalni dokazi ne podpirajo obstoja temnih fotonov.
Namesto tega so predlagali, da odkritje lahko kaže na morebitno prisotnost pete temeljne sile narave. Te ugotovitve so bile v arXiv objavljene aprila, čemur je sledil članek z naslovom "Modeli fizike delcev za 17 MeV anomalijo v jedrskem razpadu Berilija", ki je bil objavljen v PRL minuli petek.
V bistvu skupina UCI trdi, da je namesto temnega fotona priča madžarska raziskovalna skupina ustvarjanje prej neodkritega bozona - ki so ga poimenovali "protofobični X bozon". Medtem ko drugi bozoni medsebojno delujejo z elektroni in protoni, ta hipotetični bozon deluje samo z elektroni in nevtroni in le na zelo omejenem območju.
Verjame se, da je ta omejena interakcija razlog, da je delnik doslej ostal neznan in zakaj so imenu dodani pridevniki „fotobib“ in „X“. "Nismo opazili nobenega drugega bozona, ki smo ga opazili, ki ima enako značilnost," je dejal Timothy Tait, profesor fizike in astronomije na UCI in soavtor prispevka. "Včasih mu rečemo tudi" X bozon ", kjer" X "pomeni neznano."
Če takšen delec sploh obstaja, bi bile možnosti za raziskovalne preboje neskončne. Feng upa, da bi ga lahko združili s tremi silami, ki upravljajo medsebojne vplive delcev (elektromagnetne, močne in šibke jedrske sile) kot večjo, bolj temeljno silo. Feng je tudi razmišljal, da bi to možno odkritje lahko kazalo obstoj "temnega sektorja" našega vesolja, ki ga urejajo njegove lastne materije in sile.
"Mogoče je, da se ta dva sektorja pogovarjata in medsebojno komunicirata skozi nekoliko zakrito, a temeljno interakcijo," je dejal. "Ta sila temnega sektorja se lahko kaže kot ta prototopska sila, ki jo vidimo kot rezultat madžarskega eksperimenta. V širšem smislu se ujema z našimi izvirnimi raziskavami za razumevanje narave temne snovi. "
Če bi se to moralo izkazati, je fizikom morda bližje ugotoviti obstoj temne snovi (in morda celo temne energije), dveh največjih skrivnosti sodobne astrofizike. Še več, to bi lahko pomagalo raziskovalcem pri iskanju fizike, ki presega standardni model - nekaj, kar so bili raziskovalci v CERN-u preokupirani od odkritja Higgsa Bosona leta 2012.
Kot ugotavlja Feng, moramo potrditi obstoj tega delca z nadaljnjimi poskusi, preden se bomo vsi navdušili nad njegovimi posledicami:
"Delci niso zelo težki, laboratoriji pa so od 50-ih do 60-ih potrebovali toliko energije. Toda razlog, ki ga je bilo težko najti, je, da so njegove interakcije zelo slabe. Glede na to, da je nov delček tako lahkoten, obstaja veliko eksperimentalnih skupin, ki delujejo v majhnih laboratorijih po vsem svetu, ki lahko sledijo začetnim trditvam, zdaj, ko vedo, kje iskati. "
Kot zadnji primer v zvezi s CERN-om, kjer so bile ekipe LHC prisiljene sporočiti, da jih imajo ne odkril dva nova delca - demonstrira, pomembno je, da naših piščancev ne bomo šteli, preden so zakoreninjene. Kot vedno je previden optimizem najboljši pristop k morebitnim novim ugotovitvam.
