Kādu laiku fiziķi ir sapratuši, ka visas zināmās parādības Visumā pārvalda četri pamat spēki. Tie ietver vāju kodolenerģijas spēku, spēcīgu kodolenerģijas spēku, elektromagnētismu un gravitācijas spēku. Lai gan visi pirmie trīs spēki ir daļiņu fizikas standarta modeļa sastāvdaļa un tos var izskaidrot ar kvantu mehāniku, mūsu gravitācijas izpratne ir atkarīga no Einšteina relativitātes teorijas.
Izpratne par to, kā šie četri spēki sader kopā, jau vairākus gadu desmitus ir bijusi teorētiskās fizikas mērķis, un tas savukārt ir licis attīstīt vairākas teorijas, kas mēģina tos saskaņot (t.i., Super Stīgu teorija, Kvantu gravitācija, Grand Unified teorija utt.). Tomēr viņu centieni var būt sarežģīti (vai palīdzējuši), pateicoties jauniem pētījumiem, kas liek domāt, ka darbā varētu būt tikai piektais spēks.
Pētījumā, kas nesen tika publicēts žurnālā Fiziskās apskates vēstules, pētnieku komanda no Kalifornijas universitātes Īrvina skaidro, kā nesenie daļiņu fizikas eksperimenti varēja dot pierādījumus par jauna veida bozonu. Šis bozons acīmredzot nerīkojas tā, kā rīkojas citi bozoni, un tas var liecināt par to, ka pastāv vēl viens dabas spēks, kas regulē fundamentālu mijiedarbību.
Kā teica Jonathan Feng, UCI fizikas un astronomijas profesors un viens no galvenajiem autoriem uz papīra:
“Ja tā ir taisnība, tā ir revolucionāra. Gadu desmitiem mēs esam zināmi par četriem pamata spēkiem: gravitāciju, elektromagnētismu un spēcīgiem un vājiem kodolspēkiem. Ja to apstiprinās turpmāki eksperimenti, šī iespējamā piektā spēka atklāšana pilnībā mainīs mūsu izpratni par Visumu, radot sekas spēku un tumšās matērijas apvienošanai. ”
Centieni, kas noveda pie šī potenciālā atklājuma, sākās 2015. gadā, kad UCI komanda sastapa pētījumu no Ungārijas Zinātņu akadēmijas Kodolpētījumu institūta eksperimentālo kodolfiziku grupas. Tajā laikā šie fiziķi izpētīja radioaktīvās sabrukšanas anomāliju, kas liecināja par gaismas daļiņu esamību, kas bija 30 reizes smagāka par elektronu.
Rakstā, kurā aprakstīts viņu pētījums, vadošais pētnieks Attila Krasznahorka un viņa kolēģi apgalvoja, ka tas, ko viņi novēro, varētu būt “tumšo fotonu” izveidošana. Īsāk sakot, viņi uzskatīja, ka viņi beidzot ir atraduši pierādījumus par Dark Matter - noslēpumaino, neredzamo masu, kas veido apmēram 85% no Visuma masas.
Šis ziņojums tajā laikā lielā mērā netika ņemts vērā, taču plaša uzmanība tam tika pievērsta šā gada sākumā, kad prof. Fengs un viņa pētījumu grupa to atrada un sāka novērtēt tā secinājumus. Pēc Ungārijas komandu rezultātu izpētes un salīdzināšanas ar iepriekšējiem eksperimentiem viņi secināja, ka eksperimentālie pierādījumi neatbalsta tumšo fotonu esamību.
Tā vietā viņi ierosināja, ka atklājums varētu norādīt uz piektā pamata dabas spēka iespējamo klātbūtni. Šie atklājumi tika publicēti arXiv aprīlī, un pēc tam tika izstrādāts dokuments ar nosaukumu “Daļiņu fizikas modeļi 17 MeV anomālijai berilija kodolreakcijās”, kas tika publicēts PRL pagājušajā piektdienā.
Būtībā UCI komanda apgalvo, ka tumšā fotona vietā Ungārijas pētījumu komanda varēja būt lieciniece iepriekš neatklāta boza izveidošanai, kuru viņi ir nodēvējuši par “protofobisko X bozonu”. Kamēr citi bozoni mijiedarbojas ar elektroniem un protoniem, šis hipotētiskais bozons mijiedarbojas tikai ar elektroniem un neitroniem un tikai ārkārtīgi ierobežotā diapazonā.
Tiek uzskatīts, ka šī ierobežotā mijiedarbība ir iemesls, kāpēc daļiņa līdz šim nav bijusi zināma un kāpēc nosaukumam ir pievienoti īpašības vārdi “fotobisks” un “X”. “Nav neviena cita bosona, ko mēs būtu novērojuši, kam būtu tāda pati īpašība,” sacīja Timotejs Taits, UCI fizikas un astronomijas profesors un darba līdzautors. "Dažreiz mēs to vienkārši saucam par" X bozonu ", kur" X "nozīmē nezināmu."
Ja šāda daļiņa pastāv, pētījumu atklājumu iespējas varētu būt bezgalīgas. Fenga cer, ka to varētu apvienot ar trim citiem spēkiem, kas nosaka daļiņu mijiedarbību (elektromagnētiskos, spēcīgos un vājos kodolieroču spēkus) kā lielāku, fundamentālāku spēku. Fengs arī spekulēja, ka šis iespējamais atklājums varētu norādīt uz mūsu Visuma “tumšā sektora” esamību, kuru pārvalda tās pašas matērija un spēki.
"Iespējams, ka šie divi sektori runā viens ar otru un savstarpēji mijiedarbojas, izmantojot nedaudz aizsegtu, bet fundamentālu mijiedarbību," viņš teica. “Šis tumšā sektora spēks var izpausties kā šis protophopiskais spēks, kuru mēs redzam Ungārijas eksperimenta rezultātā. Plašākā nozīmē tas saskan ar mūsu sākotnējiem pētījumiem, lai izprastu tumšās matērijas būtību. ”
Ja tas izrādās, tad fiziķi var tuvāk izdomāt tumšās matērijas (un varbūt pat tumšās enerģijas) esamību, kas ir divi no lielākajiem mūsdienu astrofizikas noslēpumiem. Turklāt tas varētu palīdzēt pētniekiem meklēt fiziku ārpus standarta modeļa - kaut kas tāds, ar ko CERN pētnieki ir noraizējušies kopš Higsa Bosona atklāšanas 2012. gadā.
Bet, kā atzīmē Fengs, mums ir jāapstiprina šīs daļiņas esamība ar turpmākiem eksperimentiem, pirms mēs visi esam satraukti par tās sekām:
“Daļiņa nav ļoti smaga, un laboratorijām ir bijusi vajadzīgā enerģija, lai to izveidotu kopš 50. un 60. gadiem. Bet iemesls, kāpēc to ir bijis grūti atrast, ir tas, ka tā mijiedarbība ir ļoti niecīga. Tā kā jaunā daļiņa ir tik viegla, visā pasaulē ir daudz eksperimentālu grupu, kas strādā nelielās laboratorijās un var sekot sākotnējiem apgalvojumiem, tagad, kad viņi zina, kur meklēt. ”
Kā nesenais gadījums, kas saistīts ar CERN - kur LHC komandas bija spiestas paziņot, ka tādas ir nē atklāja divas jaunas daļiņas - pierāda, ir svarīgi neskaitīt mūsu cāļus pirms to sakšanas. Kā vienmēr, piesardzīgs optimisms ir labākā pieeja iespējamiem jauniem atklājumiem.
