A fizikusok egy ideje megértették, hogy az univerzum minden ismert jelenségét négy alapvető erő irányítja. Ide tartoznak a gyenge nukleáris erő, az erős nukleáris erő, az elektromágnesesség és a gravitáció. Míg az első három erő mind része a részecskefizika standard modelljének, és kvantummechanikával magyarázható, addig a gravitáció megértése Einstein relativitáselméletétől függ.
Az elméleti fizika évtizedek óta célja annak megértése, hogy ez a négy erő hogyan illeszkedik egymáshoz, és ez több olyan elmélet kifejlesztéséhez vezetett, amely megpróbálja összeegyeztetni őket (pl. Super String Theory, Quantum Gravity, Grand Unified Theory, stb.). Erőfeszítéseik azonban bonyolult lehet (vagy segített) az új kutatásoknak köszönhetően, amelyek arra utalnak, hogy csak egy ötödik erő működhet.
Egy nemrégiben a folyóiratban megjelent cikkben Fizikai áttekintő levelek, az Irvine-i kaliforniai egyetem kutatócsoportja elmagyarázza, hogy a közelmúltban a részecskefizikai kísérletek milyen bizonyítékokkal szolgáltak egy új típusú boszonról. Ez a boszon látszólag nem úgy viselkedik, mint más boszonok, és jelezheti, hogy van még egy másik természeti erő, amely az alapvető kölcsönhatásokat irányítja.
Ahogy Jonathan Feng, az UCI fizikai és csillagászati professzora és az egyik vezető szerző a cikkben elmondta:
„Ha igaz, akkor forradalmi. Az évtizedek óta négy alapvető erről tudunk: gravitáció, elektromágnesesség és az erős és gyenge nukleáris erők. Ha további kísérletekkel megerősítik, egy lehetséges ötödik erő felfedezése teljesen megváltoztatja a világegyetem megértését, amelynek következményei vannak az erők és a sötét anyag egyesülésére. "
Az e potenciális felfedezéshez vezető erőfeszítések 2015-ben kezdődtek, amikor az UCI csapata a Magyar Tudományos Akadémia Nukleáris Kutatóintézetének kísérleti nukleáris fizikusok csoportjának tanulmányával találkozott. Abban az időben ezek a fizikusok egy radioaktív bomlási rendellenességet vizsgáltak, amely utal arra, hogy létezik egy könnyű részecske, amely 30-szor nehezebb, mint egy elektron.
Krasznahorka Attila vezető kutató és munkatársai egy kutatásukat leíró cikkben azt állították, hogy amit megfigyeltek, a “sötét fotonok” létrehozása lehet. Röviden, azt hitték, hogy végre találtak bizonyítékot a Sötét Anyagról, a titokzatos, láthatatlan tömegről, amely az univerzum tömegének körülbelül 85% -át teszi ki.
Ezt a jelentést akkoriban nagymértékben figyelmen kívül hagyták, ám ez év elején széles körű figyelmet kapott, amikor Feng professzor és kutatócsoportja azt találta, és elkezdte értékelni következtetéseit. A magyar csapatok eredményeinek tanulmányozása és a korábbi kísérletekkel való összehasonlításuk után arra a következtetésre jutottak, hogy a kísérleti bizonyítékok nem támasztják alá a sötét fotonok létezését.
Ehelyett azt javasolták, hogy a felfedezés jelezze a természet ötödik alapvető erejének lehetséges jelenlétét. Ezeket az eredményeket áprilisban közzétették az arXiv-ben, amelyet „A részecskefizikai modellek a 17 MeV anomáliának a berillium-nukleáris bomlásokban” című cikk nyomon követ, amelyet a PRL múlt pénteken.
Lényegében az UCI csapata azt állítja, hogy egy sötét foton helyett a magyar kutatócsoport egy korábban fel nem fedezett boszon létrehozását látta, amelyet „protofób X-boszonnak” neveztek. Míg más boszonok kölcsönhatásba lépnek az elektronokkal és a protonokkal, ez a hipotetikus boszon csak elektronokkal és neutronokkal, és csak egy rendkívül korlátozott tartományban lép kölcsönhatásba.
Úgy gondolják, hogy ez a korlátozott kölcsönhatás a részecske eddig ismeretlen maradt, és miért adták a névhez „fotobikus” és „X” mellékneveket. "Nincs más olyan boszon, amelyet megfigyeltünk, és amelynek ugyanaz a tulajdonsága van" - mondta Timothy Tait, az UCI fizikai és csillagászati professzora, és a cikk társszerzője. "Néha csak" X bosonnak "hívjuk, ahol az" X "ismeretlen jelent."
Ha létezik ilyen részecske, a kutatási áttörések lehetőségei végtelenek lehetnek. Feng reméli, hogy összekapcsolható a részecske kölcsönhatásokat irányító másik három erővel (elektromágneses, erős és gyenge nukleáris erők), mint nagyobb, alapvető erő. Feng azt is feltételezte, hogy ez a lehetséges felfedezés világegyetemünk „sötét szektorának” létezésére utalhat, amelyet a saját anyaga és erői irányítanak.
"Lehetséges, hogy ez a két ágazat beszél egymással, és kölcsönhatásba lép egymással kissé fátyolos, de alapvető kölcsönhatások révén" - mondta. „Ez a sötét szektor erő akkor nyilvánulhat meg, mint ez a protopópikus erő, amelyet a magyar kísérlet eredményeként látunk. Szélesebb értelemben illeszkedik az eredeti kutatásunkhoz, hogy megértsük a sötét anyag természetét. "
Ha ennek bizonyul, akkor a fizikusok közelebb kerülhetnek a sötét anyag (és talán még a sötét energia) létezésének kiderítéséhez is, amely a modern asztrofizika két legnagyobb rejtélye. Sőt, elősegítheti a kutatókat a szokásos modellt meghaladó fizikakeresésben - valami, amelyet a CERN kutatói foglalkoztattak a Higgs Boson 2012-es felfedezése óta.
De amint Feng megjegyzi, további kísérletekkel meg kell erősítenünk a részecske létezését, mielőtt mindannyian izgatottak lennénk annak következményei alapján:
„A részecske nem túl nehéz, és a laboratóriumok az 50-60-as évek óta rendelkeznek a szükséges energiákkal annak előállításához. De azért volt nehéz megtalálni, hogy interakciói nagyon csekélyek. Ennek ellenére, mivel az új részecske olyan könnyű, sok kísérleti csoport dolgozik a világ kis laboratóriumaiban, amelyek nyomon követhetik az eredeti állításokat, már most, hogy tudják, hol kell keresni. "
Mint a CERN-rel kapcsolatos legutóbbi eset - ahol az LHC csapatok kénytelenek voltak bejelenteni, hogy rendelkeznek nem felfedezte két új részecskét - bizonyítja, hogy fontos, hogy ne számoljuk meg a csirkékeinket, mielőtt õket felborították. Mint mindig, az óvatos optimizmus a legjobb megközelítés a lehetséges új eredményekhez.
