Το σύμπαν μας διέπεται από τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις. Τουλάχιστον αυτό είναι που οι φυσικοί έχουν σκεφτεί από καιρό.
Τώρα, όμως, νέες έρευνες υποδηλώνουν ότι υπάρχει μια πέμπτη δύναμη, μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να ανεβάσει ένα μεγάλο μέρος της σύγχρονης φυσικής.
Στις 23 Οκτωβρίου, ερευνητές του Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών στην Ουγγαρία δημοσίευσαν μια νέα μελέτη στη βάση δεδομένων arXiv που προσφέρει περαιτέρω στοιχεία για ένα εντελώς νέο σωματίδιο που προτάθηκε για πρώτη φορά πριν από τρία χρόνια. Ονομάζεται X17, το σωματίδιο αυτό μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να επιλύσουν ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της αστρονομίας: ποια είναι η σκοτεινή ύλη.
Η ύπαρξη σωματιδίων θα απαιτούσε επίσης μια επανεγγραφή του Τυπικού Μοντέλου Φυσικής των σωματιδίων, της θεωρίας που περιγράφει τις θεμελιώδεις δυνάμεις και ταξινομεί τα υποατομικά σωματίδια.
Αλλά αυτό είναι μόνο εάν η ύπαρξη σωματιδίων μπορεί να επαληθευτεί. Το νέο έγγραφο δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομότιμους. Και οι περισσότεροι φυσικοί είναι σκεπτικοί - εν μέρει επειδή κανένας εξωτερικός επιστήμονας δεν ήταν σε θέση να επικυρώσει ανεξάρτητα τα προηγούμενα ευρήματα από την ίδια ερευνητική ομάδα, Richard Milner, φυσικός του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης που δεν συμμετείχε στην έρευνα.
Το 2016, η ίδια ομάδα ερευνητών ανέφερε την πρώτη απόδειξη του σωματιδίου, σε πειράματα που έγιναν με άτομα ραδιενεργού βηρυλλίου. Οι φυσικοί μέτρησαν το φως και τα σωματίδια που απελευθερώθηκαν από το βηρύλλιο καθώς έσπασε. Παρατήρησαν ότι τα εκπεμπόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων και οι συνεργάτες τους, τα ποζιτρόνια, τείνουν να υπερβαίνουν την ταχύτητα σε μια συγκεκριμένη γωνία, συμπεριφορά που δεν φαίνεται να εξηγείται με την υπάρχουσα φυσική.
Κρυφοποιώντας τους αριθμούς, οι φυσικοί κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πρέπει να υπάρχει κάποιο άγνωστο ενδιάμεσο σωματίδιο το οποίο το βηρύλλιο κατέρρευσε πριν το σωματίδιο τότε εκπέμπει το ζεύγος ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων. Αυτό το άγνωστο "σωματίδιο Χ" υπολογίστηκε ότι έχει μάζα σχεδόν 17 megaelectronvolts, εξ ου και το όνομά του, X17. (Για σύγκριση, αυτό κάνει το X17 περίπου 34 φορές μεγαλύτερο από ένα ηλεκτρόνιο.)
Η νέα μελέτη πρόσθεσε περισσότερες παρατηρήσεις του προτεινόμενου σωματιδίου, που παρατηρήθηκε στην αποσύνθεση των ατόμων του ηλίου. Μια παρόμοια πειραματική εγκατάσταση έδειξε και πάλι στοιχεία για ένα ενδιάμεσο σωματίδιο με αποτελεσματικά την ίδια μάζα. Τα ευρήματα δείχνουν ότι αυτό το προτεινόμενο σωματίδιο Χ17 δεν είναι φερμιόνιο - ο τύπος σωματιδίου που συνιστά συνηθισμένη ύλη - αλλά μάλλον ένα μποζόνιο, ένα σωματίδιο που μεταφέρει ενέργεια και μερικές φορές δυνάμεις. Αυτό σημαίνει ότι το X17 μπορεί να μεταφέρει μια άγνωστη, πέμπτη δύναμη, την οποία οι φυσικοί λένε ότι θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση της σκοτεινής ύλης. Αυτή η μυστηριώδης ουσία αποτελεί το 85% της ύλης στο σύμπαν. Είναι ανιχνεύσιμο μέσω της βαρύτητας αλλά δεν αλληλεπιδρά με το φως.
Αλλά οι περισσότεροι φυσικοί περιμένουν ανεξάρτητες μετρήσεις πριν δεχτούν τα ευρήματα.
"Είμαι σκεπτικιστής, νομίζω ότι, ως πειραματιστής, αυτή είναι η φυσική μου θέση όταν βλέπω κάτι τέτοιο, αλλά νομίζω ότι πρέπει να διερευνηθεί", δήλωσε ο Milner στην Live Science.
Μέρος του σκεπτικισμού προκύπτει επειδή ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών (CERN) προσπάθησε να κυνηγήσει το σωματίδιο X17 και δεν κατάφερε να βρει κανένα στοιχείο για αυτό. Υπό το πρίσμα των νέων στοιχείων, πολλές περισσότερες ομάδες θα συνεχίσουν πιθανότατα να ψάχνουν για το σωματίδιο, δήλωσε ο Milner στην Live Science.
Αν επιβεβαιωθεί, η ανακάλυψη θα μπορούσε επίσης να ανοίξει έναν εντελώς νέο τρόπο να κάνει σωματίδια φυσικής, Milner είπε Live Science. Για το περασμένο μισό αιώνα, οι φυσικοί έχουν σημειώσει τεράστια πρόοδο στον καθορισμό του Τυποποιημένου Μοντέλου, εστιάζοντας στην περιοχή υψηλής ενέργειας, η οποία απαιτεί τεράστιες διεθνείς συνεργασίες και δαπανηρούς επιταχυντές για να συνθλίβουν τα σωματίδια μαζί σε ταχύτητες που κυριαρχούν. Η νέα δουλειά, με πολύ χαμηλότερες ενέργειες και κόστος, θα ήταν μια εντελώς νέα κατεύθυνση για τους φυσικούς να ψάξουν για νέα σωματίδια.
"Το πρότυπο μοντέλο της φυσικής είναι πολύ καλά καθορισμένο", δήλωσε ο Milner στην Live Science. "Έτσι, εάν βρεθεί μια νέα αλληλεπίδραση πέρα από αυτό, αυτό είναι απλά εξαιρετικά σημαντικό."
