Posibila descoperire a celei de-a cincea forţe fundamentale din Univers este confirmată de fizicienii teoreticieni

Recentele descoperiri ale unor fizicieni experimentalişti maghiari în fizica atomică, care indică posibila descoperirea a unei noi particule subatomice, pot fi dovada existenţei celei de-a cincea forțe fundamentale din Univers. Aceasta este concluzia unei echipe de fizicieni teoreticieni de la University of California, Irvine.

Descoperirea celei de-a cincea forţe fundamentale din Univers ar schimba complet concepţia noastră asupra Universului. În imaginea de mai sus, obţinută de telescopul spaţial Hubble, se observă galaxia Messier 51 și galaxia sa companion, NGC 5195. Credit: NASA/ESA/S. Beckwith, STScI/Hubble Heritage Team/STScI/AURA.

„Dacă este adevărat, atunci este ceva revoluționar. Timp de decenii ştim de cele patru forțe fundamentale: forţa gravitaţională, forţa electromagnetică, forța nucleară tare și forţa nucleară slabă”, a declarat profesorul Jonathan Feng, profesor de fizică şi astronomie în cadrul Department of Physics and Astronomy de la University of California, Irvine.

„Dacă se confirmă prin experimente suplimentare, atunci această descoperire ar schimba complet înţelegerea noastră asupra Universului, având consecințe importante în ceea ce priveşte unificarea forțelor și înţelegerea materiei întunecate„.

Totul a început în urma unui experiment recent condus de Dr. Attila Krasznahorkay de la Institute for Nuclear Research al Hungarian Academy of Sciences din Debrecen în care s-au căutat aşa-numiţii „fotoni întunecaţi„, particule care ar forma materia întunecată invizibilă, cea despre care fizicienii cred că reprezintă aproximativ 85% din masa Universului.

Conform Modelului Standard, fiecare forţă fundamentală este transmisă prin intermediul unui boson. Astfel, forţa nucleară tare este transmisă prin intermediul gluonilor, forţa electromagnetică prin intermediul fotonilor, iar bosonii W şi Z sunt responsabili pentru forţa nucleară slabă.

Bosonul corespunzător forţei gravitaţionale nu a fost încă descoperit, deşi existenţa acestuia este prezisă de Modelul Standard sub forma gravitonului. Pe baza Modelului Standard nu se poate explica ce este materia întunecată.

Dr. A. Krasznahorkay și colaboratorii săi au descoperit o anomalie într-o dezintegrare radioactivă care indică existența unui boson având o masă de 30 de ori mai mare decât cea a unui electron, particulă care nu este prezisă de Modelul Standard.

„Fizicienii experimentalişti maghiari nu au putut pretinde că este vorba despre o nouă forță. Ei, pur și simplu, au observat un exces de evenimente care indică o nouă particulă, dar nu a fost clar pentru ei dacă era o particulă de materie sau o particulă purtătoare de forță”, a spus profesorul Feng.

Profesorul Feng şi colegii săi au studiat datele echipei maghiare, precum și toate celelalte experimente anterioare în acest domeniu și au arătat că probele actuale nu susţin existenţa unei noi particule de materie sau a „fotonului întunecat”.

Cu toate acestea, ei au propus o nouă teorie care sintetizează toate datele existente și care stabileşte că recenta descoperire ar putea indica a cincea forţă fundamentală din Univers.

Analiza cercetătorilor a fost publicată în revista Physical Review Letters şi un document cu privire la concluziile acestora a fost publicat pe arXiv.org. Cercetătorii demonstrează că particula recent descoperită ar putea fi un boson X care transmite a cincea forţă fundamentală din Univers, o forţă pe baza căreia s-ar putea explica materia întunecată şi alte lucruri misterioase din Univers.

O particularitate ciudată a acestui ipotetic boson X este aceea că acesta interacţionează foarte slab doar cu electronii şi neutronii, ceea ce îl face extrem de greu de detectat.

„Nu există niciun alt boson cunoscut având această caracteristică. Noi îl denumim adeseori bosonul X, unde „X” înseamnă necunoscut”, a declarat profesorul Timothy Tait, coautor al studiului.

„Viitoarele experimente vor fi cruciale pentru confirmarea sa. Particula nu este foarte grea, iar acceleratoarele de particule au avut energia necesară producerea ei încă din anii ’50 și ’60”, a adăugat profesorul Feng.

„Motivul pentru care a fost greu de găsit este că interacţiunile acestui boson cu materia au o intensitate foarte mică”.

„Deoarece noua particulă este atât de ușoară, fizicienii experimentalişti care lucrează deja în laboratoare mici din întreaga lume vor putea s-o identifice din moment ce acum știu unde să caute”.

La fel ca multe alte descoperiri științifice, aceasta deschide noi direcţii de cercetare.

O ipoteză ar fi că a cincea forță fundamentală a Universului, forțele nucleare şi forţa electromagnetică sunt doar o manifestare a unei singure forțe fundamentale în Univers.

„Este posibil ca materia întunecată şi materia obişnuită să interacționeze oarecum voalat, dar pe baza unor interacţiuni fundamentale”, a spus profesorul Feng.

„Interacţiunile din cadrul materiei întunecate s-ar putea manifesta prin această forță evidenţiată în cadrul experimentului maghiar”.

„Într-un sens mai larg, această ipoteză se potrivește cu cercetarea noastră iniţială privind înțelegerea naturii materiei întunecate”.

Sursă: Sci-News.com