Tot ce există în Univers este ținut laolaltă sau respins de patru forțe fundamentale: gravitația, electromagnetismul și două interacțiuni nucleare.

Fizicienii cred acum că au descoperit a cincea forță fundamentală din natură într-un atom de heliu.

Nu este pentru prima dată când cercetătorii susțin că au observat acest lucru. Cu câțiva ani în urmă ei au susţinut că au observat un indiciu similar în dezintegrarea unui izotop de beriliu.

Recent, aceeași echipă de cercetători a descoperit un alt indiciu privind existenţa unei forțe misterioase și a particulei despre care ei cred că o transportă, pe care au denumit-o X17.

Dacă descoperirea se confirmă, atunci vom putea înțelege mai bine forțele care guvernează Universul, iar oamenii de știință ar putea rezolva o dată pentru totdeauna problema materiei întunecate.

A cincea forță fundamentală

Credit: Serdarbayraktar/iStock

Încă din anul 2016, Attila Krasznahorkay și colegii săi de la Institutul de Cercetări Nucleare din Ungaria au bănuit că se întâmplă ceva ciudat în modul cum se dezintegrează un atom excitat de beriliu-8.

În urma dezintegrării izotopului de beriliu rezultă un electron și într-un pozitron, care se îndepărtează unul de celălalt într-un unghi previzibil.

Pe baza legii conservării energiei, pe măsură ce energia radiaţiei electromagnetice care produce cele două particule crește, unghiul dintre acestea ar trebui să scadă, statistic vorbind.

În mod ciudat, cercetătorii conduşi de Krasznahorkay au observat ceva diferit: o creștere neașteptată a numărului de electroni și pozitroni care se separă la un unghi de 140 de grade.

Studiul fizicienilor maghiari a atras atenția altor cercetători care au sugerat că o particulă cu totul nouă ar putea fi responsabilă pentru această anomalie. Caracteristicile acesteia sugerau existenţa unui nou tip de boson fundamental.

În prezent știm că în Univers există patru forțe fundamentale şi că trei dintre ele au bosoni cu rol de particule purtătoare de forţă.

Forța gravitației este purtată de o particulă ipotetică cunoscută sub numele de graviton, dar pe care, din păcate, oamenii de știință încă nu au detectat-o.

Acest nou boson nu poate fi una dintre particulele care poartă cele patru forțe fundamentale cunoscute ca urmare a masei sale distincte de 17 MeV (megaelectronvolți) care este de aproximativ 33 de ori mai mare decât cea a unui electron și a duratei sale de viață de aproximativ 10^-14 secunde.

În consecinţă, toate datele de până acum indică că un alt boson este purtătorul unei noi forțe fundamentale, a cincea.

Fizicienii se feresc să sărbătorească prematur. Găsirea unei noi particule elementare este întotdeauna o veste importantă în fizică și necesită verificări multiple.

Dacă în anul 2016 cercetătorii maghiari au studiat dezintegrarea atomului de beriliu-8, de data aceasta ei s-au concentrat asupra unui nucleu de heliu excitat.

La fel ca în cazul descoperirii lor anterioare, fizicienii maghiari au observat perechi de electroni și pozitroni separați într-un unghi care nu se potrivește modelelor acceptate din prezent. De această dată, valoarea unghiulară a fost mai apropiată de 115 grade.

Cercetătorii au calculat că nucleul heliului poate, de asemenea, să producă un boson cu viaţă scurtă având o masă puțin sub 17 MeV pe care l-au denumit X17. Aceasta nu este deocamdată o particulă oficială pe care o putem adăuga unui model de materie.

Experimentul din anul 2016 a fost acceptat în respectabilul jurnal Physical Review Letters, iar acest ultim studiu se afla în faza de evaluare în cadrul comunităţii ştiinţifice.

Rezultatele obţinute de fizicienii maghiari sunt disponibile pe site-ul arXiv pentru a fi examinate de alți cercetători din domeniu.

Dacă acest boson ciudat nu este doar o iluzie experimentală, faptul că acesta interacționează cu neutronii indică o forță care acționează diferit faţă de oricare dintre cele patru forţe fundamentale cunoscute în natură.

O nouă particulă fundamentală ar putea reprezenta o explicaţie pentru materia întunecată, oferind o modalitate de a conecta materia pe care o putem observa cu materia pe care nu o putem vedea în mod direct.

O serie de experimente destinate căutării materiei întunecate s-au concentrat asupra unei particule ipotetice având o masă de 17 MeV. Până în prezent nu s-a descoperit nimic, dar existenţa unei astfel de particule nu poate fi exclusă.

Reorganizarea Modelului Standard al forțelor fundamentale și particulelor elementare pentru a face loc unui nou membru ar fi o schimbare revolutionara. Cu toate acestea, s-ar putea ca o particulă precum X17 să fie exact ceea ce caută fizicienii.

Sursă: Science Alert