Teoria conform căreia ar putea exista o a cincea forță a naturii a primit un impuls datorită specificațiilor neașteptate a unei particule subatomice, au dezvăluit fizicienii, scrie The Guardian.
Conform înțelegerii actuale, există patru forțe fundamentale în natură, dintre care trei – forța electromagnetică și forțele nucleare puternice și slabe – sunt explicate de modelul standard al fizicii particulelor.
Cu toate acestea, modelul nu explică cealaltă forță fundamentală cunoscută, gravitația sau materia întunecată – o substanță ciudată și misterioasă despre care se crede că reprezintă aproximativ 27% din univers.
Acum, cercetătorii au spus că ar putea exista o a cincea forță fundamentală a naturii.
Dr Mitesh Patel, de la Imperial College London, a spus: „Vorbim despre o a cincea forță, deoarece nu putem explica neapărat comportamentul [în aceste experimente] cu cele patru despre care știm”.
Datele provin din experimente desfășurate la instalația de accelerație de particule Fermilab din SUA, care au explorat modul în care particulele subatomice numite muoni – similare cu electronii, dar de aproximativ 200 de ori mai grele – se mișcă într-un câmp magnetic.
Muonul, ca şi electronul, are un mic magnet intern care îl face să se clatine – o mişcare numită, din punct de vedere tehnic, „precesie” – precum axa unui titirez în timp ce se află într-un câmp magnetic. Dar viteza de oscilaţie, măsurată în cadrul experimentului, a variat considerabil faţă de ceea ce s-a prezis pe baza Modelului Standard al fizicii particulelor, teoria care explică modul în care interacţionează elementele de bază ale materiei, guvernate de cele patru forţe fundamentale din Univers.
Noile descoperiri, care se bazează pe date publicate în 2021, continuă să sugereze existenţa unui factor misterios în joc, cercetătorii încercând să rezolve discrepanţa dintre predicţia teoretică şi rezultatele experimentale reale.
„Căutăm un indiciu că muonul interacţionează cu ceva despre care nu ştim. Ar putea fi orice: noi particule, noi forţe, noi dimensiuni, noi caracteristici ale spaţiului-timp, orice”, a declarat Brendan Casey, cercetător senior la Fermilab şi unul dintre autorii articolului de cercetare publicat în revista Physical Review Letters.
„Îmi plac nebuniile, aşa că mi-ar plăcea să fie ceva de genul contrazicerii Lorentz sau o proprietate nouă a spaţiului-timp în sine. Asta ar fi o nebunie şi ar fi revoluţionar”, a adăugat Casey.
Cercetătorul s-a referit la un principiu numit invarianţă Lorentz, care susţine că legile fizicii sunt aceleaşi peste tot.
„Da, este corect să spunem că ar putea indica particule sau forţe necunoscute”, a declarat şi Rebecca Chislett, fizician la University College London şi coautoare a studiului.
„În prezent, datorită noilor rezultate din comunitatea teoretică, este dificil de spus exact care este discrepanţa dintre cele două (comportamentul prezis al muonului prezis şi comportamentul observat), dar teoreticienii se străduiesc să rezolve acest lucru”, a spus Chislett.
Experiment la minus 268 de grade
Experimentul a fost realizat la minus 450 de grade Fahrenheit (minus 268 de grade Celsius).
Cercetătorii au tras fascicule de muoni într-un inel de stocare magnetică supraconductoare în formă de gogoaşă cu un diametru de 15 metri. În timp ce muonii se deplasau în jurul inelului cu o viteză apropiată de cea a luminii, au interacţionat cu alte particule subatomice care, ca nişte mici parteneri de dans, le-au modificat oscilaţia.
Rezultatele din 2021 au arătat în mod similar o oscilaţie anormală. Noile rezultate s-au bazat pe o cantitate de patru ori mai mare de date, ceea ce a întărit încrederea în constatări.
„Cu toate aceste noi cunoştinţe, rezultatul este în continuare în acord cu rezultatele anterioare şi acest lucru este extrem de interesant”, a declarat Chislett.
Cercetătorii speră să anunţe concluziile finale folosind toate datele colectate în aproximativ doi ani.
„Experimentul măsoară cât de repede se rotesc muonii într-un câmp magnetic. Conceptul este simplu. Dar pentru a ajunge la precizia necesară este nevoie de ani de zile de construcţie a experimentului şi de colectare de date. Noi am luat date din 2018 până în 2023. Noul rezultat se bazează pe datele noastre din 2019 şi 2020”, a precizat Casey.
