Nasz wszechświat rządzony jest przez cztery podstawowe siły. Przynajmniej tak myśleli fizycy od dawna.
Teraz jednak nowe badania sugerują, że istnieje piąta siła, odkrycie, które może podważyć większość współczesnej fizyki.
23 października naukowcy z Instytutu Badań Jądrowych na Węgrzech opublikowali nowe badanie do bazy danych arXiv, w którym przedstawiono dalsze dowody na zupełnie nową cząsteczkę zaproponowaną po raz pierwszy trzy lata temu. Cząstka ta, nazwana X17, może pomóc naukowcom rozwiązać jedną z największych tajemnic astronomii: czym jest ciemna materia.
Istnienie cząstki wymagałoby również przepisania standardowego modelu fizyki cząstek, teorii opisującej siły podstawowe i klasyfikującej cząsteczki subatomowe.
Ale to tylko wtedy, gdy istnienie cząstki można zweryfikować. Nowy artykuł nie był jeszcze recenzowany. I większość fizyków jest sceptycznie nastawiona - po części dlatego, że żaden zewnętrzny naukowiec nie był jeszcze w stanie samodzielnie zweryfikować wcześniejszych odkryć tego samego zespołu badawczego, Richarda Milnera, fizyka z Massachusetts Institute of Technology, który nie był zaangażowany w badania, powiedział Live Science.
W 2016 r. Ta sama grupa naukowców zgłosiła pierwsze dowody istnienia cząstki w eksperymentach przeprowadzonych z radioaktywnymi atomami berylu. Fizycy zmierzyli światło i cząsteczki uwalniane przez beryl podczas jego rozpadu. Zauważyli oni, że emitowane pary elektronów i ich partnerzy antymaterii, pozytony, mają tendencję do przyspieszania pod pewnym kątem, co nie wydaje się możliwe do wyjaśnienia w przypadku istniejącej fizyki.
Po rozbiciu liczb fizycy doszli do wniosku, że musi istnieć jakaś nieznana cząstka pośrednia, w którą rozpadał się beryl, zanim cząstka ta wyemituje parę elektronów i pozytonów. Obliczono, że ta nieznana „cząstka X” ma masę prawie 17 megaelektronowoltów, stąd jej nazwa, X17. (Dla porównania sprawia to, że X17 jest około 34 razy większy niż elektron.)
Nowe badanie dodało więcej obserwacji proponowanej cząstki, obserwowanych podczas rozpadu atomów helu. Podobna konfiguracja eksperymentalna ponownie wykazała dowód na cząstkę pośrednią o skutecznie tej samej masie. Odkrycia pokazują, że ta proponowana cząstka X17 nie jest fermionem - rodzajem cząstki, która tworzy zwykłą materię - jest raczej bozonem, cząstką przenoszącą energię, a czasem siły. Oznacza to, że X17 może przenosić nieznaną wcześniej piątą siłę, która według fizyków może pomóc wyjaśnić ciemną materię. Ta tajemnicza substancja stanowi 85% materii we wszechświecie; jest wykrywalny przez grawitację, ale nie wchodzi w interakcje ze światłem.
Ale większość fizyków czeka na niezależne pomiary, zanim zaakceptują wyniki.
„Jestem sceptyczny. Myślę, że jako eksperymentalista to moja naturalna pozycja, kiedy widzę coś takiego, ale myślę, że należy to zbadać”, powiedział Milner w Live Science.
Część sceptycyzmu wynika z tego, że Europejska Organizacja Badań Jądrowych, lub CERN, próbowała polować na cząsteczkę X17 i nie znalazła na to żadnych dowodów. W świetle nowych dowodów, wiele innych grup prawdopodobnie będzie nadal poszukiwać cząstki, Milner powiedział Live Science.
Jeśli zostanie to potwierdzone, odkrycie to może także otworzyć zupełnie nowy sposób wykonywania fizyki cząstek, powiedział Milner w Live Science. W ciągu ostatniego półwiecza fizycy poczynili ogromne postępy w definiowaniu Modelu Standardowego, koncentrując się na sferze wysokoenergetycznej, która wymaga ogromnej współpracy międzynarodowej i drogich akceleratorów w celu rozbicia cząsteczek z zadziwiającą prędkością. Nowa praca, wykonana przy znacznie niższych energiach i kosztach, byłaby dla fizyków zupełnie nowym kierunkiem poszukiwania nowych cząstek.
„Standardowy model fizyki jest bardzo dobrze zdefiniowany” - powiedział Milner w Live Science. „Jeśli więc odkryjesz nową interakcję poza tym, jest to niezwykle ważne”.
