Potwierdzenie istnienia tzw. piątej siły coraz bliżej. Naukowcy publikują najnowsze badania26.11.2019

Piąta siła może być połączeniem między znanym ludzkości światem widzialnym a ciemną materią kosmosu, której istnienie nie zostało do tej pory właściwie udokumentowane.

W fizyce wyróżniamy cztery oddziaływania podstawowe, powszechnie określane jako siły fundamentalne. Należy do nich grawitacja, siła elektromagnetyczna, odziaływanie słabe oraz silne. Schemat działania baterii w laptopie, powstawanie energii cieplnej, która ogrzewaja dom bądź jabłko spadające z drzewa pod wpływem grawitacji – to przykładowe, opisane przez fizyków zjawiska, w których działające siły są przenoszone przez konkretny typ cząsteczek. Tym razem wiele wskazuje na to, że cząsteczka odkryta przez węgierskich naukowców funkcjonująca pod roboczą nazwą X17 (od masy siedemnastu megaelektrowoltów), może wprowadzać do nauki zupełnie inną metodę zachowywania się pierwiastków we wszechświecie. Prawa rządzące hipotetyczną „ciemną energią kosmosu” mogą rzucić światło na zupełnie nowe pojęcie siły fizycznej.

Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych na Węgierskiej Akademii Nauk od lat eksperymentują z cząsteczkami, których wciąż nie da się opisać poprzez żadne istniejące wzory fizyczne. W 2016 r. zespół pod przewodnictwem fizyka Attili Krasznahorkaya obserwował izotop berylu-8, tzw. protofobiczny bozon X. Zauważono, że był on zdolny rozłożyć się do stanu podstawowego, czyli takiego, w którym występuje najmniej energii. Elektrony i pozytony oddzielały się od cząsteczki pod nietypowym dla siebie kątem – 140 stopni. 

Wnioski badań nad X17 opisano już w 2016 r. w międzynarodowym i uznanym w świecie fizyków magazynie „Physical Review Letters”. Odkrycie nie odbiło jednak się wielkim echem. Niewielu było nim zainteresowanych, ale mimo to grupa naukowców nie porzuciła tematu, który dla nich wydawał się rewolucyjny. Podobnie sądził Jonathan Feng, amerykański fizyk i profesor z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Zainicjował on własną grupę badawczą, która w tym samym roku opublikowała artykuł na bazie pracy naukowców z Węgierskiej Akademii Nauk.

Niewidzialną, piątą siłę nazwano w tekście „protofobiczną”, czyli taką, która odwraca się od protonów, a dosłownie – boi się ich. W świecie cząstek unikanie protonów to coś nowego. Świat nauki długo jednak uznawał badanie Węgrów za błędnie przeprowadzone. Próbowano nawet wykazać błędy w ich pracy, ale przy każdej kolejnej próbie okazywało się, że te nie istnieją.

– Wielu znanych fizyków nuklearnych wykonywało ćwiczenia w tym zakresie – tłumaczy Feng w rozmowie z „CNN”. I dodaje, że żaden z nich jednak nie znalazł błędu w badaniach węgierskich naukowców, np. źle skalibrowanego sprzętu.

Jedynym wyjaśnieniem dla wyników badań wydawało się też to, że naukowcom istotnie brakuje wiedzy. Dlatego węgierscy fizycy postanowili powtórzyć badanie. Naukowcy opublikowali swoje najnowsze wyniki (New evidence supporting the existence of the hypothetic X17 particle) w magazynie wydawanym przez Uniwersytet Cornella. Opisują w nim tym razem wzbudzone jądro atomu helu. Pierwiastek w trakcie rozkładu emitował światło, a cząsteczki dzieliły się – podobnie jak w wypadku poprzednich obserwacji – pod niespodziewanym kątem. Tym razem wynosił on 115 stopni, jego masa nie przekraczała 17 megaelektrowoltów.

Badanie dowiodło, że mamy do czynienia z zupełnie innym zachowaniem cząsteczek, nieopisanym do tej pory przez żadne prawa fizyczne. Jeśli okaże się, że wzór ten w określonych przypadkach jest powtarzalny, będziemy mogli mówić o prawdziwej rewolucji w świecie nauki. Jej konsekwencje mogą przekraczać dziś nasze wyobrażenia. Piąta siła może być praktycznym połączeniem między znanym ludzkości światem widzialnym, a tzw. „ciemną materią kosmosu” (stanowi ona ponad 25 proc. masy wszechświata). Odkrycie może zapoczątkować falę nowych teorii w dziedzinie fizyki, które doprowadzą do wytłumaczenia nieopisanaych do tej pory kosmicznych sił – od sposobu formowania galaktyk, po znaczenie i funkcje kwarków.

Obecnie wstępne odkrycie naukowców jest w trakcie recenzowania przez innych badaczy.