Вселената се управлява от четири основни сили: гравитация, електромагнетизъм и силните и слабите ядрени сили. Тези сили задвижват движението и поведението на всичко, което виждаме около нас. Поне така мислим. Но през последните няколко години има все повече доказателства за пета фундаментална сила. Ново изследване не откри тази пета сила, но показва, че все още не разбираме напълно тези космически сили.
Фундаменталните сили са част от стандартния модел на физика на частиците. Този модел описва всички различни квантови частици, които наблюдаваме, като електрони, протони, антиматерия и други. Кварки, неутрино и богът на Хигс са част от модела.
Терминът "сила" в модела е малко погрешно. В стандартния модел всяка сила е резултат от тип носителски бозон. Фотоните са носител на бозона за електромагнетизма. Глуоните са носители на бозоните за силните, а бозоните, известни като W и Z, са за слабите. Гравитацията технически не е част от стандартния модел, но се предполага, че квантовата гравитация има бозон, известен като гравитон. Все още не разбираме напълно квантовата гравитация, но една идея е, че гравитацията може да бъде обединена със стандартния модел за създаване на велика унифицирана теория (Червата).
Всяка частица, която някога сме открили, е част от стандартния модел. Поведението на тези частици съответства на модела изключително точно. Потърсихме частици извън стандартния модел, но досега никога не сме намерили такива. Стандартният модел е триумф на научното разбиране. Това е върхът на квантовата физика.
Но ние започнахме да научаваме, че има някои сериозни проблеми.
Като начало, сега знаем, че стандартният модел не може да се комбинира с гравитацията по начина, по който сме мислили. В стандартния модел основните сили се "обединяват" при по-високи енергийни нива. Електромагнетизмът и слабите се комбинират в електрослабата, а електрослабата се обединява със силната, за да се превърне в електроядрена сила. При изключително високи енергии електронуклеарните и гравитационните сили трябва да се обединят. Експериментите във физиката на частиците показват, че енергиите за обединяване не съвпадат.
По-проблематичен е въпросът с тъмната материя. Първата тъмна материя беше предложена да обясни защо звездите и газът по външния ръб на галактика се движат по-бързо от предвиденото от гравитацията. Или нашата теория за гравитацията по някакъв начин е погрешна, или трябва да има някаква невидима (тъмна) маса в галактиките. През последните петдесет години доказателствата за тъмната материя станаха наистина силни. Наблюдавахме как тъмната материя струпва галактики заедно, как се разпределя в определени галактики и как се държи. Знаем, че тя не взаимодейства силно с редовната материя или самата тя и съставлява по-голямата част от масата в повечето галактики.
Но в стандартния модел няма частица, която би могла да състави тъмна материя. Възможно е тъмната материя да бъде направена от нещо като малки черни дупки, но астрономическите данни всъщност не подкрепят тази идея. Тъмната материя най-вероятно е направена от някаква все още неоткрита частица, която стандартният модел не предвижда.
Тогава има тъмна енергия. Подробните наблюдения на далечни галактики показват, че Вселената се разраства с непрекъснато нарастваща скорост. Изглежда, че този процес задвижва енергията и ние не разбираме как. Възможно е това ускорение да е резултат от структурата на пространството и времето, вид космологична константа, която кара Вселената да се разширява. Възможно е това да се движи от някаква нова сила, която все още предстои да бъде открита. Каквато и да е тъмната енергия, тя представлява повече от две трети от Вселената.
Всичко това сочи към факта, че стандартният модел в най-добрия случай е непълен. Има неща, които фундаментално липсват в начина, по който работи Вселената. Много идеи са предложени за фиксиране на стандартния модел, от свръхсиметрия до все още неоткрити кваркове, но една идея е, че има пета основна сила. Тази сила ще има собствени носещи бозони (и), както и нови частици извън тези, които открихме.
Тази пета сила би взаимодействала и с частиците, които наблюдавахме по фини начини, които противоречат на стандартния модел. Това ни отвежда до нов документ, който твърди, че има доказателства за такова взаимодействие.
Документът разглежда аномалия при разпадането на ядра хелий-4 и изгражда по-ранно проучване на разпада на берилий-8. Берилий-8 има нестабилно ядро, което се разпада на две ядра хелий-4. През 2016 г. екипът установи, че гниенето на берилий-8 изглежда леко нарушава стандартния модел. Когато ядрата са във възбудено състояние, тя може да излъчва електрон-позитронна двойка, докато се разпада. Броят на двойките, наблюдавани под по-големи ъгли, е по-голям, отколкото прогнозира стандартният модел, и е известен като аномалия Atomki.
Има много възможни обяснения за аномалията, включително грешка в експеримента, но едно от обясненията е, че тя е причинена от бозона, екипа на име X17. Това би бил носещият бозон за (все още неизвестна) пета основна сила, с маса от 17 MeV. В новата книга екипът намери подобно разминаване при разпадането на хелий-4. Частицата X17 също може да обясни тази аномалия.
Въпреки че това звучи вълнуващо, има причина да бъдете предпазливи. Когато разгледате детайлите на новата хартия, има малко странни настройки. По принцип екипът приема, че X17 е точен и показва, че данните могат да бъдат направени, за да съответстват на техния модел. Показване, че модел мога обяснете аномалиите не е същото като доказването на вашия модел прави обяснете аномалиите Възможни са и други обяснения. Ако X17 съществува, би трябвало да сме го виждали и в други експерименти с частици и не сме го правили. Доказателствата за тази „пета сила“ са наистина слаби.
Петата сила може да съществува, но още не сме я намерили. Това, което знаем, е, че стандартният модел не е изцяло добавен и това означава, че някои интересни открития чакат да бъдат намерени.
Източник: Нови доказателства, подкрепящи съществуването на хипотетичната X17 частица, от Krasznahorkay, A. J., et al.
Източник: Наблюдение на аномално създаване на вътрешна двойка в 8: Възможна индикация за лек, неутрален бозон, от Krasznahorkay, A. J., et al.
