Физикам давно известны четыре фундаментальные силы природы: гравитация, электромагнетизм, сильная ядерная сила и слабая ядерная сила.
Теперь они могут иметь доказательства пятой силы.
Открытие пятой силы природы могло бы помочь объяснить тайну темной материи, которая, как предполагается, составляет около 85 процентов массы вселенной. Это также может проложить путь к единой теории пятой силы, которая объединяет электромагнитные, сильные и слабые ядерные силы как «проявления одной более великой, более фундаментальной силы», как выразил это физик-теоретик Джонатан Фенг в 2016 году.
Новые результаты основаны на исследовании, опубликованном в 2016 году, которое дало первый намек на пятую силу.
В 2015 году группа физиков из Венгерского института ядерных исследований искала «темные фотоны», которые являются гипотетическими частицами, которые, как считается, «несут» темную материю. Чтобы мельком увидеть эти странные силы на работе, команда использовала ускоритель частиц, чтобы выстреливать частицы через вакуумную трубку на высоких скоростях. Цель состояла в том, чтобы наблюдать, как распадаются изотопы после перехода в состояния с высокой энергией - аномалии в поведении частиц могут указывать на присутствие неизвестных сил.
Итак, команда внимательно наблюдала за радиоактивным распадом бериллия-8, нестабильного изотопа. Когда частицы от бериллия-8 распались, команда наблюдала неожиданное излучение света: электроны и позитроны от нестабильного изотопа имели тенденцию взрываться друг от друга точно при 140 градусах. Этого не должно было случиться, согласно закону сохранения энергии. Результаты предположили, что неизвестная частица была создана в распаде.
Новый тип бозона
Группа исследователей из Калифорнийского университета в Ирвине (UCI) предположила, что неизвестная частица была не темным фотоном, а скорее бозоном, а именно, «протофобным Х-бозоном», который будет указывать на пятую фундаментальную силу. Проще говоря, бозоны - это частицы в квантовой механике, которые несут энергию и функционируют как «клей», который удерживает вещество вместе и контролирует взаимодействия между физическими силами.
Как пишет Робби Берман в 2016 году:
«[В] Стандартной модели физики, у каждой из четырех фундаментальных сил есть свой бозон - сильная сила имеет глюоны, электромагнитная сила переносится частицами света или фотонами, а слабая сила - Бозоны W и Z. Новый бозон, предложенный исследователями UCI, отличается от других и, как таковой, может указывать на новую силу. Новый бозон обладает интригующей характеристикой взаимодействия только с электронами и нейтронами на коротких расстояниях, в то время как электромагнитные силы обычно действуют на протоны и электроны. "