Vědci jsou možná na pokraji objevení páté přírodní síly | Částicová fyzika

Fyzici odhalili, že vzrušující teorie, že by mohla existovat pátá přírodní síla, byla podpořena neočekávanou oscilací subatomární částice.

Podle současného chápání existují v přírodě čtyři základní síly, z nichž tři – elektromagnetická síla a silná a slabá jaderná síla – jsou vysvětleny Standardním modelem částicové fyziky.

Model však nezohledňuje další známou základní sílu, gravitaci nebo temnou hmotu – exotickou a tajemnou látku, o níž se předpokládá, že tvoří asi 27 % vesmíru.

Nyní vědci řekli, že by mohla existovat další pátá základní přírodní síla.

Dr Mitch Patel z Imperial College London řekl: „Mluvíme o páté síle, protože nemůžeme nutně vysvětlit chování. [in these experiments] Se čtyřmi, které známe.

Data pocházejí z experimentů v americkém zařízení pro urychlování částic Fermilab, které zkoumaly, jak se subatomární částice zvané miony – podobné elektronům, ale asi 200krát těžší – pohybují v magnetickém poli.

Miony, říká Patel, se chovají trochu jako dětská hlava, která se točí kolem osy magnetického pole. Když se však miony pohybují, kolísají. Frekvenci této oscilace lze předpovědět pomocí standardního modelu.

Zdá se však, že experimentální výsledky z FermiLab neodpovídají těmto očekáváním.

„Oscilace je způsobena způsobem, jakým mion interaguje s magnetickým polem,“ řekl profesor John Butterworth z University College London, který pracuje na experimentu ALASH ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERNu. přesně ve standardním modelu, ale tento výpočet zahrnuje smyčky.“ Kvantová, se známými částicemi, které se objevují v těchto prstencích.

„Pokud měření nejsou v souladu s předpovědí, mohlo by jít o známku neznámé částice, která se objevila v prstencích – což by mohlo být například nositelem páté síly.“

Výsledky navazují na předchozí práci FermiLab který ukázal podobné výsledky.

Ale Patel řekl, že je tu „moucha“ a poznamenal, že mezi prvními výsledky a novými daty narostla nejistota ohledně teoretické předpovědi frekvence.

Řekl, že by to mohlo změnit situaci. „Možná, že to, co vidí, je standardní vědecké myšlení – takzvaný standardní model,“ řekl Patel.

Existují další problémy. Butterworth řekl: „Pokud se nesrovnalost potvrdí, budeme si jisti, že je tu něco nového a vzrušujícího, ale nebudeme si úplně jisti, co to je.

„V ideálním případě by nesrovnalost poskytla nové teoretické poznatky, které by vedly k novým předpovědím – například, jak bychom mohli najít částici nesoucí novou sílu, pokud je to ono. Konečným potvrzením by pak bylo vytvoření experimentu, který by odhalil přímo tuto částici.

Experimenty ve Fermilabu nebyly jediné, které naznačovaly možnost páté síly: práce na LHC také přinesla vzrušující výsledky, i když s jiným druhem experimentu zaměřeného na rychlost, jakou vznikají miony a elektrony při rozpadu určitých částic. .

Ale Patel, který pracoval na experimentech LHC, řekl, že tyto výsledky jsou nyní stále méně spolehlivé.

„Jsou to různé zkušenosti, měří různé věci a může nebo nemusí existovat souvislost,“ řekl.

Butterworth dodal, že neočekávaná frekvence mionových oscilací byla jednou z nejdelších a nejvýznamnějších nesrovnalostí mezi měřením a standardním modelem.

„Měření je velký úspěch,“ řekl, „a je velmi nepravděpodobné, že by se nyní mýlilo.“ „Takže pokud jsou předpovědi teorie zploštělé, mohl by to být skutečně první definitivní důkaz pro pátou sílu – nebo něco jiného exotického mimo standardní model.“