Η Πέμπτη Δύναμη στη Φύση

Εν συντομία

Εδώ και χρόνια οι επιστήμονες γνωρίζουν τις τέσσερις βασικές αλληλεπιδράσεις της Φύσης : τη βαρύτητα, την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, την ασθενή πυρηνική και την ισχυρή πυρηνική. Θα μπορούσε, όμως, να υπάρχει και μία πέμπτη δύναμη που περιμένει να ανακαλυφθεί; Νέα στοιχεία δείχνουν ότι υπάρχει!

Η Φυσική μπορεί να είναι αρκετά έντονη κατά καιρούς, αλλά μία από τις πιο απλές πτυχές είναι ότι τα πάντα στο Σύμπαν ελέγχονται από μόλις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις:τη βαρύτητα, την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, την ασθενή πυρηνική και την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Τώρα, όμως, οι φυσικοί στην Ουγγαρία νομίζουν ότι μπορεί να έχουν βρει αποδείξεις για μια μυστηριώδη πέμπτη δύναμη της φύσης. Και, αν επαληθευτεί, αυτό θα σημαίνει ότι θα χρειαστεί να επανεξετάσουμε την κατανόησή μας για το πώς λειτουργεί πραγματικά το Σύμπαν.

Πριν φτάσουμε σε αυτό, ας πάμε για λίγο πίσω σε εκείνες τις τέσσερις δυνάμεις, επειδή είναι αρκετά σημαντικές. Είναι ένα θεμελιώδες μέρος του καθιερωμένου μοντέλου της φυσικής, που εξηγούν όλες τις συμπεριφορές και τα σωματίδια που βλέπουμε στο Σύμπαν.

Γνωρίστε τις δυνάμεις

Ξεκινώντας από το μεγαλύτερο άκρο της κλίμακας, η βαρύτητα βοηθά να κρατιούνται οι πλανήτες στη θέση τους και σε συνδυασμό με την ηλεκτρομαγνητική είναι αρμόδια να κρατάει τα μόρια μας μαζί.

                                                                                                                                  PBS

Στο μικρότερο επίπεδο είναι οι άλλες δύο δυνάμεις: η ισχυρή πυρηνική δύναμη, η οποία είναι η κόλλα για τους ατομικούς πυρήνες, και η ασθενής πυρηνική δύναμη, η οποία βοηθά κάποια άτομα να περάσουν από ραδιενεργό διάσπαση,γράφει ο Ryan F. Mandelbaum στοPopular Science“Αυτές οι δυνάμεις, μέχρι σήμερα, ορίζουν τη Φυσική που μπορούμε να παρατηρήσουμε”

Οι τελευταίες ενδείξεις μιας πέμπτης δύναμης έρχονται από τον Αττίλα Κραζναχόρκαϊ, ερευνητή στο Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας της Ουγγρικής Ακαδημίας Επιστημών.   Τα εργαστηριακά πειράματά του αποκάλυψαν μια ανωμαλία σε αντιδράσεις ραδιενεργού διάσπασης,η οποία δείχνει να φέρει την υπογραφή μιας μυστηριώδους δύναμης.

(image: Maureen Teyssier, Rutgers University; Andrew Pontzen, University College London)

 

Τα αναπάντεχα συμπεράσματα αναρτήθηκαν το 2015 στην υπηρεσία προδημοσίευσης ArXiv και δημοσιεύτηκαν φέτος στο έγκριτο Physical Review Letters. Τα ευρήματα, όμως, δεν προσέλκυσαν έντονο ενδιαφέρον μέχρι τα τέλη Απριλίου, οπότε μια αμερικανική ομάδα δημοσίευσε στο ArXiv μια ανεξάρτητη ανάλυση που έδειχνε ότι τα δεδομένα δεν έρχονταν σε αντίθεση με προηγούμενα πειράματα και θα μπορούσαν να αποτελούν ενδείξεις άγνωστης θεμελιώδους δύναμης.

Το πείραμα του Κραζναχόρκαϊ δείχνει να προτείνει την ύπαρξη ενός νέου σωματιδίου, ενός «μποζονίου» με μάζα μόλις 34 φορές μεγαλύτερη από του ηλεκτρονίου.

Η ομάδα του ούγγρου φυσικού βομβάρδισε με πρωτόνια έναν στόχο από λίθιο-7, με αποτέλεσμα να σχηματιστούν ασταθείς πυρήνες βυλληρίου-8. Οι πυρήνες αυτοί διασπώνται αυθόρμητα, εκτοξεύοντας ζεύγη ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων υπό γωνίες που επιβάλλονται από το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Το πείραμα αποκάλυψε ζεύγη σωματιδίων που δεν υπάκουαν σε αυτόν τον κανόνα. Οι ερευνητές εικάζουν τώρα ότι ένα απειροελάχιστο ποσοστό των πυρήνων βυρυλλίου-8 απελευθέρωσε ενέργεια υπό τη μορφή ενός μυστηριώδους σωματιδίου, το οποίο στη συνέχεια διασπάστηκε και εκτίναξε ζεύγη σωματιδίων σε μη αναμενόμενες γωνίες.

«Είμαστε πολύ σίγουροι για τα πειραματικά αποτελέσματά μας» λέει ο Κραζναχόρκαϊ, ο οποίος επανέλαβε το πείραμα αρκετές φορές τα τελευταία τρία χρόνια, και προσπάθησε να αποκλείσει κάθε άλλη εξήγηση. Αν πράγματι κατάφερε να αποκλείσει κάθε πηγή λάθους, η πιθανότητα να οφείλονται σε καθαρή τύχη τα αποτελέσματα είναι μόλις 1 στα 200 δισεκατομμύρια.

Σύμφωνα με την αμερικανική ομάδα που ανέλυσε τα δεδομένα, το μυστηριώδες σωματίδιο είναι ένα «πρωτοφοβικό μποζόνιο Χ». Το υποθετικό, εξωτικό σωματίδιο θα λειτουργούσε ως φορέας μιας νέας θεμελιώδους δύναμης, η οποία θα δρούσε μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις, λίγες φορές τη διάμετρο ενός ατομικού πυρήνα.

Οι ασυνήθιστες ιδιότητες του προτεινόμενου σωματιδίου κάνουν άλλους ειδικούς να δηλώνουν σκεπτικοί. Φαίνεται όμως ότι η ερευνητική κοινότητα δεν είναι αρκετά δύσπιστη για να αγνοήσει τα ευρήματα.

Η επιβεβαίωση ή η διάψευση θα μπορούσε να έρθει εντός του έτους από δύο σημαντικές πειραματικές προσπάθειες, το πείραμα DarkLight του Εργαστηρίου Τζέφερσον στις ΗΠΑ, το οποίο αναζητά σκοτεινά φωτόνια, και το πείραμα LHCb του ευρωπαϊκού εργαστηρίου CERN.

Τα αποτελέσματα μπορούν δυνητικά να φέρουν μεγάλες, πραγματικά θεμελιώδεις εκπλήξεις.

fin1
[wysija_form id=”2″]

Comments

comments

Share

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.