Pojawiły się mocne dowody na istnienie nowej siły natury

Od przyklejenia magnesu do drzwi lodówki po wrzucenie piłki do kosza – siły fizyczne działają w każdym momencie naszego życia. Wszystkie siły, których doświadczamy każdego dnia, można sprowadzić do zaledwie czterech kategorii: grawitacji, elektromagnetyzmu, sił słabych i mocnych. Teraz fizycy twierdzą, że znaleźli możliwe oznaki piątej fundamentalnej siły natury.

Odkrycia pochodzą z badań przeprowadzonych w laboratorium niedaleko Chicago. Cztery podstawowe siły rządzą tym, jak wszystkie obiekty i cząstki we Wszechświecie oddziałują ze sobą. Na przykład grawitacja powoduje, że przedmioty spadają na ziemię, a ciężkie zachowują się tak, jakby były przyklejone do podłogi.

Dowody zebrane z Fermi National Accelerator Laboratory w pobliżu Chicago wydają się wskazywać na maleńką subatomową cząstkę znaną jako mion, która kołysze się znacznie bardziej, niż przewiduje to teoria. Według fizyków najlepszym wyjaśnieniem jest to, że mion jest poruszany przez rodzaje materii i energii zupełnie nieznane fizyce. Jeśli wyniki są prawdziwe, odkrycie stanowi przełom w fizyce cząstek elementarnych, jakiego nie widziano od 50 lat, kiedy po raz pierwszy opracowano dominującą teorię wyjaśniającą cząstki subatomowe. Malutkie chybotanie mionu – zwane momentem magnetycznym – może wstrząsnąć podstawami nauki.

„Dzisiaj jest niezwykły dzień, długo oczekiwany nie tylko przez nas, ale także przez całą międzynarodową społeczność fizyków” – powiedział w oświadczeniu Graziano Venanzoni, współ-rzecznik eksperymentu Muon g-2 i fizyk z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej.

Prof. Mark Lancaster, który kierował eksperymentem w Wielkiej Brytanii, powiedział BBC News: „Odkryliśmy, że interakcje mionów nie są zgodne z modelem standardowym [obecnie powszechnie akceptowaną teorią wyjaśniającą, jak zachowują się elementy budulcowe Wszechświata. ”

Badacz z Uniwersytetu w Manchesterze dodał: „Oczywiście jest to bardzo ekscytujące, ponieważ potencjalnie wskazuje na przyszłość z nowymi prawami fizyki, nowymi cząstkami i nową siłą, której do tej pory nie widzieliśmy”.

Eksperyment, prowadzony w Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) w Batavia w stanie Illinois, polega na szukaniu oznak nowych zjawisk w fizyce, badając zachowanie cząstek subatomowych zwanych mionami.

Istnieją elementy budulcowe naszego świata, które są nawet mniejsze niż atom. Niektóre z tych cząstek subatomowych składają się z jeszcze mniejszych składników, podczas gdy inne nie mogą zostać rozbite na nic innego (cząstki podstawowe). Mion jest jedną z tych podstawowych cząstek; jest podobny do elektronu, ale ponad 200 razy cięższy. Są też niestabilne radioaktywnie – rozpadają się w zaledwie milionowych częściach sekundy na elektrony i maleńkie, pozbawione ładunku cząsteczki znane jako neutrina. Miony mają również właściwość zwaną spinem, która sprawia, że zachowują się tak, jakby były maleńkimi magnesami, powodując, że kołyszą się jak małe żyroskopy po wrzuceniu ich do pola magnetycznego.

Eksperyment z Muon g-2 polegał na wysłaniu cząstek wokół 14-metrowego pierścienia, a następnie przyłożeniu pola magnetycznego. Zgodnie z aktualnymi prawami fizyki, zakodowanymi w Modelu Standardowym, powinno to spowodować, że miony będą się kołysać z określoną prędkością. Zamiast tego naukowcy odkryli, że miony chybotały się szybciej niż oczekiwano. Może to być spowodowane siłą natury, która jest zupełnie nowa w nauce. Badacze z Fermilab są stosunkowo pewni, że to, co zobaczyli (dodatkowe chybotanie) było prawdziwym zjawiskiem, a nie jakimś statystycznym przypadkiem

Nikt jeszcze nie wie, co robi ta potencjalna nowa siła, poza wpływem na cząstki mionów. Fizycy teoretyczni uważają, że może to być również związane z jeszcze nieodkrytą cząstką subatomową. Istnieje więcej niż jedna koncepcja tego, czym może być ta hipotetyczna cząstka.

W zeszłym miesiącu fizycy pracujący przy eksperymencie LHCb w Wielkim Zderzaczu Hadronów opisali wyniki, które mogą wskazywać na nową cząsteczkę i siłę. Dr Mitesh Patel z Imperial College w Londynie, który był zaangażowany w ten projekt, powiedział: „Wyścig jest naprawdę w toku, aby spróbować przeprowadzić jeden z tych eksperymentów, aby naprawdę uzyskać dowód, że to naprawdę jest coś nowego. To będzie wymagało więcej danych. i więcej pomiarów i miejmy nadzieję, że pojawią się dowody na to, że te efekty są rzeczywiste ”. Profesor Allanach nadał możliwej piątej sile różne nazwy w swoich modelach teoretycznych. Wśród nich jest „siła smaku”, „hipersiła z trzeciej rodziny” i – najbardziej prozaiczne ze wszystkich – „B minus L2”.