Füüsikud on juba mõnda aega aru saanud, et kõiki universumis teadaolevaid nähtusi juhivad neli põhijõud. Nende hulka kuulub nõrk tuumajõud, tugev tuumajõud, elektromagnetism ja gravitatsioon. Kui kõik kolm esimest jõudu on osa osakeste füüsika tavamudelist ja neid saab selgitada kvantmehaanika kaudu, sõltub meie arusaam gravitatsioonist Einsteini relatiivsusteooriast.
Nende nelja jõu kokkusobivuse mõistmine on olnud teoreetilise füüsika eesmärk juba aastakümneid, mis on omakorda viinud mitme teooria väljatöötamiseni, mis üritavad neid omavahel ühitada (s.o superkeele teooria, kvantgravitatsioon, suur ühendatud teooria jne). Nende pingutused võivad siiski olla keerulised (või aidanud) tänu uutele uuringutele, mis viitavad sellele, et tööl võib olla lihtsalt viies jõud.
Ühes artiklis, mis avaldati hiljuti ajakirjas Füüsilise ülevaate kirjad, selgitab California ülikooli Irvine'i uurimisrühm, kuidas hiljutised osakestefüüsikakatsed võisid anda tõestust uut tüüpi bosoni kohta. Ilmselt ei käitu see boson nagu teised bosonid ja see võib olla märk sellest, et seal on veel üks loodusjõud, mis reguleerib põhimõttelist koostoimet.
Nagu ütles UCI füüsika- ja astronoomiaprofessor ja üks paberkandjal olnud juhtivaid autoreid Jonathan Feng:
„Kui see on tõsi, on see revolutsiooniline. Aastakümnete jooksul oleme olnud teada neljast põhijõust: gravitatsioonist, elektromagnetilisusest ning tugevatest ja nõrkadest tuumajõududest. Kui seda täiendavate katsetega kinnitatakse, muudab see võimaliku viienda jõu avastamine täielikult meie arusaama universumist, millel on tagajärjed jõudude ja tumeda aine ühendamiseks. ”
Selle võimaliku avastuseni viinud jõupingutused algasid 2015. aastal, kui UCI meeskond sattus uurimusele Ungari Teaduste Akadeemia tuumauuringute instituudi eksperimentaalsete tuumafüüsikute grupist. Sel ajal uurisid need füüsikud radioaktiivse lagunemise anomaaliat, mis vihjas valguse osakese olemasolule, mis oli elektronist 30 korda raskem.
Nende uurimistööd kirjeldavas artiklis väitsid juhtivteadur Attila Krasznahorka ja tema kolleegid, et nende jälgitav võib olla „tumedate footonite” loomine. Lühidalt öeldes uskusid nad, et võib-olla on nad lõpuks leidnud tõendid Dark Matter - salapärase, nähtamatu massi kohta, mis moodustab umbes 85% Universumi massist.
Aruanne jäeti sel ajal suuresti tähelepanuta, kuid pälvis laialdase tähelepanu selle aasta alguses, kui prof Feng ja tema uurimisrühm selle leidsid ja selle järeldusi hindama hakkasid. Pärast Ungari meeskondade tulemuste uurimist ja nende võrdlemist varasemate katsetega jõudsid nad järeldusele, et eksperimentaalsed tõendid ei toeta tumedate footonite olemasolu.
Selle asemel tegid nad ettepaneku, et avastus võiks viidata viienda loodusjõu võimalikule olemasolule. Need leiud avaldati arXivis aprillis, millele järgnes artikkel "Partiklite füüsikalised mudelid 17 MeV anomaalia jaoks berülliumituumade lagunemisel", mis avaldati ajakirjas PRL möödunud reedel.
Põhimõtteliselt väidavad UCI meeskonnad, et tumeda footoni asemel võis Ungari uurimisrühm olla tunnistajaks varem avastamata bosoni loomine - mida nad on nimetanud “protofoobseks X-bosoniks”. Kui teised bosonid interakteeruvad elektronide ja prootonitega, siis see hüpoteetiline boson interakteerub ainult elektronide ja neutronitega ning ainult väga piiratud vahemikus.
Arvatakse, et see piiratud koostoime on osake seni teadmata ja miks on nimele lisatud omadussõnad „fotobic“ ja „X“. "Pole ühtegi teist bosoni, mida oleksime märganud ja millel oleks sama tunnusjoon," ütles Timothy Tait, UCI füüsika ja astronoomia professor ja töö kaasautor. "Mõnikord kutsume seda ka lihtsalt" X bosoniks ", kus" X "tähendab tundmatut."
Kui selline osake eksisteerib, võiksid läbimurrevõimalused olla lõputud. Feng loodab, et seda saab ühendada kolme muu osakeste vastasmõju reguleerivate jõududega (elektromagnetilised, tugevad ja nõrgad tuumajõud) suurema, fundamentaalsema jõuna. Samuti arvas Feng, et see võimalik avastus võib osutada meie universumi nn pimeda sektori olemasolule, mida juhivad tema enda mateeria ja jõud.
"Võimalik, et need kaks sektorit räägivad üksteisega ja suhtlevad üksteisega mõnevõrra looritatud, kuid põhimõtteliste vastasmõjude kaudu," ütles ta. „See tumeda sektori jõud võib avalduda selle protopoopilise jõuna, mida me näeme Ungari eksperimendi tulemusel. Laiemas plaanis sobib see meie algupärase uurimistööga tumeda aine olemuse mõistmiseks. ”
Kui see peaks nii osutuma, siis võivad füüsikud olla lähedasemad tumeda aine (ja võib-olla isegi tumeda energia) olemasolu kindlakstegemisele, mis on kaks moodsa astrofüüsika suurimat saladust. Veelgi enam, see võib aidata teadlasi otsima tavamudelist kaugemat füüsikat - midagi, millega CERNi teadlased on tegelenud alates Higgsi Bosoni avastamisest 2012. aastal.
Kuid nagu Feng märgib, peame selle osakese olemasolu täiendavate katsete abil kinnitama, enne kui kõik selle mõjust vaimustuses oleme:
„See osake ei ole eriti raske ja laboratooriumides on selle tootmiseks vajalikku energiat olnud alates 50ndatest ja 60ndatest. Kuid põhjus, mida on olnud raske leida, on see, et selle koostoimimine on väga nõrk. Kuna uus osake on nii kerge, töötab kogu maailmas väikestes laborites palju eksperimentaalrühmi, kes saavad järgida esialgseid väiteid, kui nad teavad, kust otsida. "
Nagu hiljutine juhtum CERNi kohta - kus LHC meeskonnad olid sunnitud teatama, et neil on olemas mitte avastasid kaks uut osakest - näitab, et on oluline mitte arvestada meie kanade arvu enne nende juurdumist. Nagu alati, on ettevaatlik optimism parim lähenemisviis võimalikele uutele leidudele.
