Czy węgierscy naukowcy odkryli piątą siłę w przyrodzie?

Twierdzą oni, że anomalie powstałe podczas rozkładu radioaktywnego mogą wskazywać na nową fundamentalną siłę w przyrodzie.

Attila Krasznahorkay z Węgierskiej Akademii Nauk Instytut ds. Badań Jądrowych w Debreczynie oraz jego koledzy przekazali zaskakujące wnioski na temat istnienie nowego, lekkiego bozonu, tylko 34 razy cięższego od elektronu.

Rewolucyjne wnioski wzięli pod lupę teoretycy z Cornell University w Nowym Jorku, który dokonali analizy wyników węgierskiego zespołu. Jak zaraportowali „uzyskane wyniki nie kolidują z żadnymi wcześniejszymi badaniami” co oznaczać może wyrycie kolejnej fundamentalnej siły w kosmosie.

Jak do tej pory cztery znane rodzaje sił istniejących w kosmosie to grawitacja, elektromagnetyzm oraz silne i słabe siły jądrowe. Są one podstawą tzw. standardowego modelu fizyki, który wyjaśnia wszystkie obserwowane przez nas zachowania cząsteczek w kosmosie.

Na dużą skalę działają grawitacja – odpowiedzialna za trzymanie razem planet i elektromagnetyzm odpowiadający za łącznie molekuł. Silne i słabe siły jądrowe działają na mniejszej skali, silne siły jądrowe działają jak klej dla jąder atomowych, a słabe z kolei pomagają niektórym z nich przejść przez radioaktywny rozkład.

Do tej pory te cztery siły były w stanie wyjaśnić mniej więcej całą znaną nam fizykę. Węgierscy naukowcy wskazują jednak na możliwość istnienia kolejnej – jak na razie nie potwierdzonej siły.

W ostatnich dekadach poszukiwania kolejnych sił w komosie zostały wzmożone ze względu na niezdolność modelu standardowego cząstek elementarnych do wyjaśnienia tajemnicy ciemnej materii – niewidzialnej i niewykrywalnej substancji stanowiącej ponad 80% masy wszechświata.

Modele teoretyczne zakładały m. in. istnienie cząsteczek określonych jako ciemne fotony, które przez analogię do fotonów przenoszących oddziaływania elektromagnetyczne miałyby transportować ciemną materię.

Jak stwierdził Krasznahorkay jego grupa poszukiwała dowodów właśnie na istnienie tego rodzaju cząsteczek, jednak odkryli coś zupełnie innego.

Fizycy doprowadzili do stworzenia niestabilnego jądra berylu, które następnie uległo rozkładowi wyrzucając z siebie pary elektronów i pozytonów (antycząsteczek elektronów). Zgodnie ze standardowym modelem fizycy powinni zaobserwować, że liczba wyrzuconych par powinna spadać w miarę powiększania się kąta trajektorii pozytonów i elektronów.

Zespół zaobserwował jednak, że około 140 stopni emisja wzrosła, tworząc ponownie powiązanie cząsteczek, by finalnie rozpaść się dopiero pod większym kątem.

Naukowcy twierdzą, że to ponowne związanie jest silnym dowodem na to, że część niestabilnego jądra berylu-8 traci ułamek swojej energii w formie nowej cząsteczki, która dopiero później rozpada się na pozytony i elektrony.

Po analizie wyników zespół doszedł do wniosku, że otrzymana cząsteczka nie jest poszukiwanym przez nich ciemnym fotonem lecz „światło-fobicznym bozonem”. Cząsteczka taka mogłaby przenosić siły o ekstremalnie krótkich zasięgach, funkcjonujących na odległościach zaledwie kilka razy większych od szerokości jądra atomu.

Zespół bada teraz jakie inne cząsteczki mogły wywołać taką anomalię, jednak jak powiedział Krasznahorkay „fotofobiczny bozon jest najprostszą możliwością”.