A cincea forţă fundamentală din Univers

Fizicienii maghiari cred că au descoperit "fotonul întunecat" 

     Fizica actuală susţine că în Univers există patru forţe fundamentale (forța nucleară tare, forța nucleară slabă, gravitația și electromagnetismul) care controlează toate tipurile de interacţiuni descoperite până în prezent. Cu toate acestea, fizicienii din Ungaria cred că au găsit recent dovezi privind existenţa unei forţe misterioase care ar fi cea de-a cincea forţă fundamentală din Univers. Dacă acest lucru se confirmă, atunci înseamnă că va trebui să regândim modul prin care funcționează Universul, susține Știința Online, citând Science Alert.

     Modelul Standard al fizicii particulelor include patru forţe fundamentale pe baza cărora se explică interacţiunile descoperite în Univers până în prezent. Astfel, forţa gravitaţională este o forţă de atracţie care acţionează între obiectele care au masă, forța electromagnetică este responsabilă pentru transmiterea luminii şi a celorlalte tipuri de radiaţii ale spectrului electromagnetic, forța nucleară tare ţine laolaltă particulele din nucleul atomic, iar forța nucleară slabă este responsabilă pentru fenomenul de dezintegrare radioactivă.

     Indiciile privind existenţa unei noi forţe fundamentale au fost observate în cursul anului trecut, atunci când fizicienii de la Hungarian Academy of Science au anunţat că în urma bombardării unor atomi de Li-7 cu protoni s-a detectat un nou tip de boson foarte uşor, având o masă de doar 34 ori mai mare decât cea a unui electron.

     Rezultatele obţinute anul trecut de fizicienii maghiari au fost trecute cu vederea, până când o echipă de fizicieni din SUA a publicat pe site-ul arXiv, la sfârşitul lunii trecute, propria analiză a datelor obținute de cercetătorii maghiari. Fizicienii americani, conduşi de către Jonathan Feng de la University of California, au arătat că datele obţinute de cercetătorii maghiari nu contrazic rezultatele unor experimente anterioare și că noul boson ar putea, într-adevăr, transmite o nouă forță fundamentală în Univers, a cincea. Acesta este momentul când comunitatea ştiinţifică s-a arătat interesată de rezultatele obţinute de fizicienii maghiari.

     Aşa cum anunţă revista Nature, în prezent mai multe echipe de cercetare din întreaga lume organizează diferite teste pentru a verifica rezultatele obţinute de fizicienii maghiari şi concluziile acestora ar putea să apară în termen de 1 an.

     Nu este pentru prima dată când cercetătorii susţin că au detectat cea de-a cincea forţă fundamentală din Univers. Mulţi oameni de ştiinţă cred că în Univers există o particulă denumită, "foton întunecat" care ar transmite o nouă forţă cu ajutorul căreia s-ar putea explica materia întunecată, acea materie invizibilă care reprezintă mai mult de 80% din masa Universului.

     Tocmai acest lucru au căutat fizicienii maghiari conduşi de Attila Krasznahorkay. Pentru aceasta ei au bombardat cu protoni ținte subțiri de Li-7, iar în urma acestor ciocniri au rezultat nuclee instabile de Be-8 care s-au dezintegrat apoi în perechi de electroni și pozitroni.

"Conform Modelului Standard, fizicienii ar fi trebuit să observe că numărul de perechi se micşorează pe măsură ce unghiul dintre traiectoria electronului și a pozitronului se măreşte", afirmă Edwin Cartlidge pentru Nature.

     Acest lucru nu s-a observat. În schimb, la un unghi de aproximativ 140 de grade, numărul acestor perechi s-a mărit, înainte de a scădea din nou la unghiuri mai mari.

     Această constatare a reprezentat dovada existenţei unei noi particule, afirmă Krasznahorkay și echipa sa de fizicieni. Ei au calculat că masa acestei noi particule ar fi în jurul valorii de 17 MeV. Aceasta este o valoare neaşteptată pentru masa unui "foton întunecat", ea indicând mai degrabă prezenţa unei particule cu totul diferită.

"Noi suntem foarte încrezători în rezultatele noastre experimentale", afirmă Krasznahorkay în Nature. 

     El afirmă că probabilitatea ca excesul de masă, care a fost observat în experiment, să reprezinte o anomalie este în jur de 1 la 200 de miliarde, dar trebuie să ținem cont că deocamdată nimeni nu a confirmat aceste rezultate. Analiza datelor efectuată de către cercetătorii americani conduşi de Jonathan Feng nu a presupus repetarea experimentului, ci s-a bazat pe calcule pentru a verifica dacă, cel puţin teoretic, bosonul super-ușor detectat de către Krasznahorkay ar putea transmite o nouă forță fundamentală.

     Attila Krasznahorkay a declarat pentru CNN că este a doua oară când echipa sa reușește să identifice noua particulă. Au denumit-o X17 deoarece i-au calculat energia cinetică la 17 megaelectronvolți. 

"X17 ar putea fi particula care face legătura între lumea vizibilă și materia întunecată", arată profesorul.

     Jonathan Feng, profesor de fizică și astronomie la Universitatea Irvine din California, a declarat că urmărește activitatea echipei maghiare de ani buni și consideră că este vorba despre o descoperire epocală.

Dacă rezultatele cercetării pot fi repetate "e vorba de un premiu Nobel evident", arată profesorul.

     Specialiștii maghiari au publicat rezultate similare ale cercetării și în 2016, în Physical Review Letters. În cel moment studiau descompunerea unui izotop diferit, beriliu 8. Și atunci au identificat electroni care se separau de atom a unghiuri neobișnuite, 140 de grade.

"Am prezentat o particulă nouă pe care nu o mai văzuse nimeni până atunci. Existența ei nu putea fi explicată pe baza modelului standard al fizicii particulelor astfel că a fost supusă investigațiilor", arată Krasznahorkay.

     În ciuda reticențelor, echipa maghiară vorbește despre cea de-a cincea forță ca despre o "forță fotofobică" deoarece particulele par să "se teamă de lumină".

     Până acum cercetătorii din toată lumea care au verificat rezultatele obținute de maghiari nu au putut să identifice erori.

     Maghiarii aveau nevoie să confirme rezultatele investigației din 2016 și noul proiect pare să fi făcut chiar acest lucru. Feng susține că nu este decât o singură șansă dintr-un miliard ca noile rezultate să fie provocate de altceva decât particula X17 și această nouă a cincea forță.

     Savanții susțin că este nevoie ca un alt grup de cercetători să reușească să obțină aceleași rezultate folosind un al treilea tip de atom în afara celui de beriliu și heliu. Ar fi vorba de o cale de a obține o confirmare valabilă pentru teoria câmpului unificat, formulată de Albert Einstein. 

"Nu avem de ce să ne oprim la a cincea forță", spune Feng. "Ar putea fi și o a șasea, a șaptea sau a opta forță", arată CNN.