Για αρκετό καιρό, οι φυσικοί έχουν καταλάβει ότι όλα τα γνωστά φαινόμενα στο Σύμπαν διέπονται από τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις. Αυτά περιλαμβάνουν την αδύναμη πυρηνική δύναμη, την ισχυρή πυρηνική δύναμη, τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη βαρύτητα. Ενώ οι τρεις πρώτες δυνάμεις αποτελούν μέρος του Τυπικού Μοντέλου της φυσικής των σωματιδίων και μπορούν να εξηγηθούν μέσω της κβαντικής μηχανικής, η κατανόησή μας για τη βαρύτητα εξαρτάται από τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ταιριάζουν αυτές οι τέσσερις δυνάμεις ήταν ο στόχος της θεωρητικής φυσικής εδώ και δεκαετίες, η οποία με τη σειρά της οδήγησε στην ανάπτυξη πολλαπλών θεωριών που προσπαθούν να τα συμφιλιώσουν (π.χ. Super String Theory, Quantum Gravity, Grand Unified Theory, κ.λπ.). Ωστόσο, οι προσπάθειές τους μπορεί να είναι περίπλοκες (ή να βοηθηθούν) χάρη στη νέα έρευνα που υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει απλώς μια πέμπτη δύναμη στην εργασία.
Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επιστολές φυσικής αναθεώρησης, μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine εξηγεί πώς τα πρόσφατα πειράματα σωματιδιακής φυσικής μπορεί να έχουν αποδείξει έναν νέο τύπο μποζονίου. Αυτό το μποζόνιο προφανώς δεν συμπεριφέρεται όπως τα άλλα μποζόνια, και μπορεί να αποτελεί ένδειξη ότι υπάρχει μια άλλη δύναμη της φύσης εκεί έξω που διέπει θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις.
Όπως είπε ο Jonathan Feng, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο UCI και ένας από τους κορυφαίους συγγραφείς στο άρθρο:
«Εάν είναι αλήθεια, είναι επαναστατικό. Για δεκαετίες, γνωρίζουμε τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις: τη βαρύτητα, τον ηλεκτρομαγνητισμό και τις ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις. Εάν επιβεβαιωθεί από περαιτέρω πειράματα, αυτή η ανακάλυψη μιας πιθανής πέμπτης δύναμης θα άλλαζε εντελώς την κατανόησή μας για το σύμπαν, με συνέπειες για την ενοποίηση των δυνάμεων και της σκοτεινής ύλης. "
Οι προσπάθειες που οδήγησαν σε αυτήν την πιθανή ανακάλυψη ξεκίνησαν το 2015, όταν η ομάδα UCI βρήκε μια μελέτη από μια ομάδα πειραματικών πυρηνικών φυσικών από το Ινστιτούτο Πυρηνικών Ερευνών της Ουγγρικής Ακαδημίας Επιστημών. Εκείνη την εποχή, αυτοί οι φυσικοί εξέταζαν μια ανωμαλία ραδιενεργού αποσύνθεσης που υπαινίχθηκε την ύπαρξη ενός ελαφρού σωματιδίου που ήταν 30 φορές βαρύτερο από ένα ηλεκτρόνιο.
Σε μια εργασία που περιγράφει την έρευνά τους, ο επικεφαλής ερευνητής Attila Krasznahorka και οι συνεργάτες του ισχυρίστηκαν ότι αυτό που παρατηρούσαν μπορεί να είναι η δημιουργία «σκοτεινών φωτονίων». Εν ολίγοις, πίστευαν ότι θα μπορούσαν επιτέλους να βρουν στοιχεία για το Dark Matter, τη μυστηριώδη, αόρατη μάζα που αποτελεί περίπου το 85% της μάζας του Σύμπαντος.
Αυτή η έκθεση αγνοήθηκε σε μεγάλο βαθμό την εποχή εκείνη, αλλά απέκτησε ευρεία προσοχή νωρίτερα φέτος όταν ο καθηγητής Feng και η ερευνητική του ομάδα την βρήκαν και άρχισαν να αξιολογούν τα συμπεράσματά της. Αλλά μετά τη μελέτη των αποτελεσμάτων των ουγγρικών ομάδων και τη σύγκρισή τους με προηγούμενα πειράματα, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα πειραματικά στοιχεία δεν υποστηρίζουν την ύπαρξη σκοτεινών φωτονίων.
Αντ 'αυτού, πρότειναν ότι η ανακάλυψη θα μπορούσε να δείξει την πιθανή παρουσία μιας πέμπτης θεμελιώδους δύναμης της φύσης. Αυτά τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο arXiv τον Απρίλιο, το οποίο ακολούθησε ένα έγγραφο με τίτλο «Particle Physics Models for the 17 MeV Anomaly in Beryllium Nuclear Decays», το οποίο δημοσιεύθηκε στο PRL την περασμένη Παρασκευή.
Ουσιαστικά, η ομάδα του UCI υποστηρίζει ότι αντί για ένα σκοτεινό φωτόνιο, αυτό που θα μπορούσε να έχει δει η ουγγρική ερευνητική ομάδα ήταν η δημιουργία ενός προηγουμένως μη ανακαλυφθέντος μποζονίου - το οποίο ονόμασαν το "πρωτοφοβικό X μποζόνιο". Ενώ άλλα μποζόνια αλληλεπιδρούν με ηλεκτρόνια και πρωτόνια, αυτό το υποθετικό μποζόν αλληλεπιδρά μόνο με ηλεκτρόνια και νετρόνια, και μόνο σε εξαιρετικά περιορισμένο εύρος.
Αυτή η περιορισμένη αλληλεπίδραση πιστεύεται ότι είναι ο λόγος για τον οποίο το σωματίδιο παρέμεινε άγνωστο μέχρι τώρα, και γιατί τα επίθετα «φωτοβική» και «Χ» προστίθενται στο όνομα. "Δεν υπάρχει άλλο μποζόνιο που έχουμε παρατηρήσει ότι έχει το ίδιο χαρακτηριστικό", δήλωσε ο Timothy Tait, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο UCI και ο συν-συγγραφέας της εφημερίδας. «Μερικές φορές το ονομάζουμε επίσης« μποζόνιο Χ », όπου« Χ »σημαίνει άγνωστο.»
Εάν υπάρχει ένα τέτοιο σωματίδιο, οι δυνατότητες για ερευνητικές ανακαλύψεις θα μπορούσαν να είναι ατελείωτες. Ο Φενγκ ελπίζει ότι θα μπορούσε να ενωθεί με τις τρεις άλλες δυνάμεις που διέπουν τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων (ηλεκτρομαγνητικές, ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις) ως μεγαλύτερη, πιο θεμελιώδης δύναμη. Ο Φενγκ εικάζει επίσης ότι αυτή η πιθανή ανακάλυψη θα μπορούσε να δείξει την ύπαρξη ενός «σκοτεινού τομέα» του σύμπαντος μας, ο οποίος διέπεται από τη δική του ύλη και δυνάμεις.
«Είναι πιθανό αυτοί οι δύο τομείς να μιλούν ο ένας στον άλλο και να αλληλεπιδρούν ο ένας με τον άλλον μέσω κάπως καλυμμένων αλλά θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων», είπε. «Αυτή η δύναμη του σκοτεινού τομέα μπορεί να εκδηλωθεί ως αυτή η πρωτοποριακή δύναμη που βλέπουμε ως αποτέλεσμα του ουγγρικού πειράματος. Με μια ευρύτερη έννοια, ταιριάζει με την αρχική μας έρευνα για να κατανοήσουμε τη φύση της σκοτεινής ύλης. "
Εάν αυτό αποδειχθεί έτσι, τότε οι φυσικοί μπορεί να είναι πιο κοντά στο να καταλάβουν την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης (και ίσως ακόμη και της σκοτεινής ενέργειας), δύο από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης αστροφυσικής. Επιπλέον, θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές στην αναζήτηση της φυσικής πέρα από το πρότυπο μοντέλο - κάτι που οι ερευνητές στο CERN απασχολούνταν από την ανακάλυψη του Higgs Boson το 2012.
Ωστόσο, όπως σημειώνει ο Feng, πρέπει να επιβεβαιώσουμε την ύπαρξη αυτού του σωματιδίου μέσω περαιτέρω πειραμάτων προτού να ενθουσιαστούν όλοι από τις επιπτώσεις του:
«Το σωματίδιο δεν είναι πολύ βαρύ και τα εργαστήρια είχαν τις απαιτούμενες ενέργειες για να το κάνουν από τη δεκαετία του ’50 και του ’60. Αλλά ο λόγος που ήταν δύσκολο να βρεθεί είναι ότι οι αλληλεπιδράσεις του είναι πολύ αδύναμες. Τούτου λεχθέντος, επειδή το νέο σωματίδιο είναι τόσο ελαφρύ, υπάρχουν πολλές πειραματικές ομάδες που εργάζονται σε μικρά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο που μπορούν να παρακολουθήσουν τους αρχικούς ισχυρισμούς, τώρα που ξέρουν πού να κοιτάξουν. "
Όπως η πρόσφατη υπόθεση που αφορούσε το CERN - όπου οι ομάδες του LHC αναγκάστηκαν να ανακοινώσουν ότι είχαν δεν ανακάλυψε δύο νέα σωματίδια - αποδεικνύει, είναι σημαντικό να μην μετράμε τα κοτόπουλα μας πριν τα ψηθούν. Όπως πάντα, η προσεκτική αισιοδοξία είναι η καλύτερη προσέγγιση σε πιθανά νέα ευρήματα.
