Открыли пятую силу. Венгерские физики. Может

Общество

В природе существуют четыре фундаментальных вида взаимодействия между материей – электромагнитная, гравитационная, сильная и слабая (последние две силы связывают частицы в атомных ядрах). Теперь венгерские физики получили свидетельства, которые гипотетически могут указывать на пятый, неизвестный науке.
 

 

Венгерские физики утверждают, что именно это устройство — электрон-позитронный спектрометр — в Институте ядерных исследований в Дебрецене мог обнаружить пятую силу природы.

 

Главный автор исследования Аттила Краснагоркаї из Института ядерных исследований Венгерской академии наук в Дебрецене и его коллеги сообщили об удивительном феномене в статье на сервере препринтов arXiv еще в 2015 г. После рецензирования статью опубликовали в январе этого года в журнале Physical Review Letters. В ней говорилось о возможности существования нового вида бозонов, который только в 34 раза тяжелее электрон. Но несколько месяцев статья была в целом незамеченной в научном сообществе.

 

Впоследствии к исследованию венгров привлекла больше внимания группа физиков из США, опубликовав собственный анализ их данных. Американцы доказали, что результаты эксперимента не противоречат предыдущим данным, а также предположили, что гипотетический бозон может быть носителем пятого фундаментального взаимодействия. Для обсуждения результатов в начале мая Джонатан Фенґ, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Ирвине и ведущий ученый этой группы, организовал рабочую панель в Национальной лаборатории ускорения частиц SLAC в Менло-Парке (Калифорния). Хотя большинство ученых скептически к возможности открыть пятую силу природы, однако все они единодушны в том, что результаты венгерской команды заслуживают серьезного внимания и тщательной проверки.

 

Вопрос о том, что, кроме электромагнитного, гравитационного, сильного и слабого, могут существовать еще и другие виды взаимодействия, волнует ученых уже не одно десятилетие. Особую актуальность эта тема приобрела после того, как стала появляться все большее количество указаний на существование темной материи – невидимой субстанции, которая, по убеждению ученых, составляет 80% массы Вселенной. Теоретики выдвигают разные версии того, какие именно элементарные частицы могут быть атомами темной материи. В частности, чаще всего говорят о так называемые «темные фотоны», которые, как и обычные фотоны являются носителями электромагнитного взаимодействия.

 

Именно такие темные фотоны сначала хотела найти команда Краснагоркаї. Однако, возможно, им удалось найти кое-что другое, – убежден Дж. Фенґ. В своем эксперименте физики бомбардировали протонами тонкую пленку лития-7. Как следствие, образовывались нестабильные ядра радиоактивного бериллия-8, которые сразу распались, эмитируя электрон-позитронные пары. Из теории следует, что с ростом угла, который разделяет траектории электронов и позитронов, экспериментаторы должны были бы наблюдать все меньше таких пар. Но когда угол достиг 140º, произошло нечто удивительное: количество наблюдаемых пар внезапно выросла. Когда угол и в дальнейшем увеличивали, их частота, как и положено, уменьшилась. Неоднократное повторение эксперимента каждый раз показывало одно и то же значение угла – 140º.

 

Красногоркаї считает, что это сильное доказательство того, что в течение очень короткого периода нестабильные ядра бериллия-8 эмитируют избыток энергии в виде новой частицы, которая распадается на электрон-позитронну пару. Физики даже вычислили ее массу-энергию и получили результат 17 Мэв. Ученые на удивление тщательно подошли к эксперименту и устранили все факторы, которые могли бы повлиять на результат. Вероятность погрешности, по их словам, составляет всего 1 к 200 млрд.

 

Проанализировав результаты эксперимента, Джонатан Фенґ пришел к выводу, что гипотетическая частица не может быть «темным фотоном». Зато она скорее является «бозоном Х», который переносит какую-то неизвестную силу на очень малых расстояниях, в несколько раз меньше диаметра атомного ядра. И если «темный фотон», как и обычный фотон, образует квантовую пару с электронами и протонами, то «бозон Х» – с электронами и нейтронами. Фенґ говорит, что его группа в настоящее время рассматривает другие виды частиц, которые могут объяснить аномалию, однако именно «бозон Х» является найвичерпнішим объяснением.

 

Ученым, видимо, не придется долго ждать, чтобы определить, действительно ли существует частица с энергией 17 Мэв. Ее может обнаружить, скажем, эксперимент DarkLight в Лаборатории Джефферсона в Ньюпорт-Ньюзі (Вирджиния), что занимается поиском «темных фотонов» с массой 10-100 Мэв, бомбардируя электронами водородные мишени. По словам директора DarkLight Ричарда Милнера с МИТ, теперь приоритетом будет значение 17 Мэв. Эксперимента достаточно года, чтобы найти гипотетическую частицу или поставить строгие рамки на ее взаимодействие с обычной материей.

 

Новый бозон искать также Большой адронный коллайдер в лаборатории CERN, который будет исследовать распад кварков-антикварків, а также два эксперимента, которые бомбардируют позитронами фиксированные мишени, – один в Национальной лаборатории ядерной физики в Фраскатти (Италия), а другая в Институте ядерной физики. Г. Будкера (Россия).

 

Несмотря на то, что большинство ученых скептически оценивают возможность открытия пятой силы природы, они все единогласно выступают за продолжение экспериментов. Ведь в природе уже не раз случались удивительные неожиданности.

 

Edwin Cartlidge
Has a Hungarian physics lab found a fifth force of nature?
Nature, 25.05.2016
Отреферировал Евгений Ланюк

 

Добавить комментарий

Your email address will not be published.

*