Нашим Всесвітом керують чотири основні сили. Принаймні, так довго думали фізики.
Однак тепер нові дослідження говорять про те, що існує п'ята сила - відкриття, яке могло б принести велику частину сучасної фізики.
23 жовтня дослідники Інституту ядерних досліджень в Угорщині опублікували нове дослідження до бази даних arXiv, де надаються додаткові докази абсолютно нової частинки, вперше запропонованої три роки тому. Ця частинка, яка отримала назву X17, може допомогти вченим розгадати одну з найбільших загадок астрономії: що таке темна речовина.
Існування частинки також вимагатиме переписання Стандартної моделі фізики частинок, теорії, яка описує основні сили та класифікує субатомні частинки.
Але це лише в тому випадку, якщо існування частинки можна перевірити. Новий документ ще не рецензований. І більшість фізиків скептично ставляться - частково тому, що жодним стороннім вченим ще не вдалося самостійно підтвердити попередні висновки того ж дослідницького колективу Річарда Мілнера, фізика Массачусетського технологічного інституту, який не брав участі в дослідженнях, розповів Live Science.
У 2016 році ця ж група дослідників повідомила про перші свідчення про частку, в експериментах, проведених з атомами радіоактивного берилію. Фізики вимірювали світло і частинки, що виділяються берилієм, коли він руйнується. Вони помітили, що випромінені пари електронів та їх антиматеріальні партнери - позитрони, як правило, рухаються на швидкість під певним кутом, поведінка, яка не здається зрозумілою для існуючої фізики.
Розбиваючи числа, фізики зробили висновок, що повинна бути якась невідома проміжна частинка, на яку розпадався берилій перед цією частинкою, а потім випромінювали пару електрон і позитрон. Ця невідома "частинка X" була розрахована на масу майже 17 мегаелектронвольт, звідси і її назва, X17. (Для порівняння, це робить X17 приблизно в 34 рази більшим, ніж електрон.)
Нове дослідження додало більше спостережень за запропонованою частинкою, що спостерігається при розпаді атомів гелію. Подібні експериментальні установки знову показали докази проміжних частинок з ефективно однаковою масою. Отримані результати показують, що запропонована частинка X17 не є ферміоном - типом частинок, що утворюють звичайну речовину, - скоріше бозоном, частинкою, яка несе енергію, а іноді і сили. Це означає, що X17 може передавати невідому раніше п'яту силу, яка, за словами фізиків, може допомогти пояснити темну речовину. Ця загадкова речовина складає 85% речовини у Всесвіті; це можна виявити через гравітацію, але не взаємодіє зі світлом.
Але більшість фізиків чекають незалежних вимірювань до того, як вони приймуть висновки.
"Я скептично налаштований. Я думаю, що я, як експерименталіст, це моя природна позиція, коли я бачу щось подібне, але думаю, що це потрібно дослідити", - сказав Мілнер в ефірі Live Science.
Частина скептицизму виникає через те, що Європейська організація ядерних досліджень або CERN намагалися полювати на частину X17 і не змогли знайти жодних доказів цього. З огляду на нові докази, багато інших груп, ймовірно, продовжуватимуть пошук частинки, заявив Мілнер Live Science.
Якщо підтвердиться, відкриття також може відкрити зовсім новий спосіб фізики частинок, сказав Мілнер Live Science. Протягом останнього півстоліття фізики досягли величезного прогресу у визначенні Стандартної моделі, зосередившись на високоенергетичній царині, яка вимагає величезної міжнародної співпраці та дорогих прискорювачів, щоб розбити частинки разом із вражаючими швидкостями. Нова робота, виконана за набагато менших енергій і витрат, була б абсолютно новим напрямком для фізиків для пошуку нових частинок.
"Стандартна модель фізики дуже чітко визначена", - сказав Мілнер в Live Science. "Тож якщо хтось знайде нову взаємодію поза нею, це просто надзвичайно важливо".