Вчені наблизилися до відкриття п’ятої сили природи: що про неї відомо

Теорія про існування п'ятої сили природи отримала поштовх завдяки несподіваним коливанням субатомної частинки, виявили фізики. Пише ТСН. 

Про це пише The Guardian.

Згідно з сучасними уявленнями, в природі існують чотири фундаментальні сили, три з яких — електромагнітна сила та сильна і слабка ядерні сили — пояснюються стандартною моделлю фізики елементарних частинок.

Однак ця модель не пояснює іншу відому фундаментальну силу, гравітацію, або темну матерію — дивну і загадкову субстанцію, яка, як вважається, складає близько 27% Всесвіту.

Тепер дослідники стверджують, що може існувати ще одна, п'ята, фундаментальна сила природи.

Доктор Мітеш Патель з Імперського коледжу Лондона сказав: “Ми говоримо про п'яту силу, тому що не завжди можемо пояснити поведінку [в цих експериментах] чотирма відомими нам силами”.

Дані отримані в результаті експериментів на американському прискорювачі частинок Fermilab, в яких досліджувалося, як субатомні частинки, що називаються мюонами — схожі на електрони, але приблизно в 200 разів важчі — рухаються в магнітному полі.

Патель каже, що поведінка мюонів трохи схожа на дитячу дзиґу, яка обертається навколо осі магнітного поля. Однак, коли мюони рухаються, вони коливаються. Частоту цих коливань можна передбачити за допомогою стандартної моделі.

Але експериментальні результати, отримані в лабораторії Fermilab, схоже, не відповідають цим прогнозам.

Професор Джон Баттерворт з Університетського коледжу Лондона, який працює над експериментом Atlas на Великому адронному колайдері (ВАК) в ЦЕРНі, сказав: “Коливання пов'язані з тим, як мюон взаємодіє з магнітним полем. Вони можуть бути дуже точно розраховані в стандартній моделі, але цей розрахунок включає квантові петлі, в яких з'являються відомі частинки”.

“Якщо вимірювання не збігаються з прогнозом, це може бути ознакою того, що в петлях з'являється якась невідома частинка, яка, наприклад, може бути носієм п'ятої сили”, — додав він.

Ці висновки слідують за попередньою роботою лабораторії Фермі, яка показала подібні результати.

Але Патель сказав, що є “ложка дьогтю в бочці меду”, зазначивши, що між першими результатами і новими даними збільшилася невизначеність навколо теоретичного передбачення частоти.

Це, за його словами, може змінити ситуацію. “Можливо, те, що вони бачать, є стандартним науковим мисленням — так званою стандартною моделлю”, — зазначив Патель.

Є й інші питання, говорить Баттерворт: “Якщо розбіжність підтвердиться, ми будемо впевнені, що є щось нове і захоплююче, але ми не будемо впевнені, що саме. В ідеалі, розбіжність могла б породити нові теоретичні ідеї, які призвели б до нових прогнозів — наприклад, як ми могли б знайти частинку, яка несе нову силу, якщо це саме вона. Остаточним підтвердженням була б постановка експерименту для безпосереднього відкриття цієї частинки”.

Експерименти у Fermilab — не єдині, які вказують на ймовірність існування п'ятої сили: робота на ВАК також принесла спокусливі результати, хоча і з іншим типом експериментів, що вивчають швидкість, з якою утворюються мюони та електрони при розпаді певних частинок.

Але Патель, який працював над експериментами ВАК, сказав, що ці результати тепер менш узгоджуються між собою: “Це різні експерименти, які вимірюють різні речі, і зв'язок між ними може бути, а може і не бути”.

Баттерворт додав, що несподівана частота коливань мюонів була однією з найдавніших і найбільш значних розбіжностей між вимірюваннями і стандартною моделлю.

“Вимірювання є великим досягненням, і дуже малоймовірно, що зараз воно помиляється, — сказав він. — Отже, якщо передбачення теорії підтвердяться, це дійсно може стати першим підтвердженим доказом існування п'ятої сили або чогось іншого дивного, що виходить за рамки стандартної моделі”.