Vesmír je řízen čtyřmi základními silami: gravitací, elektromagnetismem a silnými a slabými nukleárními silami. Tyto síly řídí pohyb a chování všeho, co kolem sebe vidíme. Alespoň to si myslíme. V posledních několika letech však roste důkaz o páté základní síle. Nový výzkum neobjevil tuto pátou sílu, ale ukazuje, že stále ještě těmto kosmickým silám stále ještě nerozumíme.
Základní síly jsou součástí standardního modelu fyziky částic. Tento model popisuje všechny různé kvantové částice, které pozorujeme, jako jsou elektrony, protony, antihmota a podobně. Součástí modelu jsou kvarky, neutrina a Higgsův boson.
Pojem „síla“ v modelu je poněkud chybný. Ve standardním modelu je každá síla výsledkem typu nosného bosonu. Fotony jsou nosným bosonem pro elektromagnetismus. Gluony jsou nosné bosony pro silné a bosony známé jako W a Z jsou pro slabé. Gravitace není technicky součástí standardního modelu, ale předpokládá se, že kvantová gravitace má boson známý jako graviton. Stále ještě plně nerozumíme kvantové gravitaci, ale jedna myšlenka je, že gravitace může být spojena se standardním modelem a vytvořit tak velkou sjednocenou teorii (STŘEVO).
Každá částice, kterou jsme kdy objevili, je součástí standardního modelu. Chování těchto částic velmi přesně odpovídá modelu. Hledali jsme částice nad standardní model, ale zatím jsme žádné nenašli. Standardní model je triumfem vědeckého porozumění. Je to vrchol kvantové fyziky.
Začali jsme se však učit, že má některé vážné problémy.
Začneme tím, že víme, že se standardní model nemůže kombinovat s gravitací způsobem, který jsme si mysleli. Ve standardním modelu se základní síly „sjednocují“ na vyšších úrovních energie. Elektromagnetismus a slabý se spojí do elektroslabiny a electroweak se spojí se silným, aby se stal elektronovou jadernou silou. Při extrémně vysokých energiích by se měly sjednotit elektronové a gravitační síly. Experimenty ve fyzice částic ukázaly, že sjednocující energie se neshodují.
Problematičtější je otázka temné hmoty. Temná hmota byla nejprve navržena, aby vysvětlila, proč se hvězdy a plyn na vnějším okraji galaxie pohybují rychleji, než bylo předpovězeno gravitací. Buď je naše teorie gravitace nějak špatná, nebo v galaxiích musí být nějaká neviditelná (temná) hmota. Během posledních padesáti let se důkazy o temné hmotě staly opravdu silnými. Zjistili jsme, jak galaxie shluků temné hmoty spolu, jak je distribuována v jednotlivých galaxiích a jak se chová. Víme, že nejedná se silně o interakci s běžnou hmotou nebo se samotnou, a tvoří většinu hmoty ve většině galaxií.
Ve standardním modelu však není žádná částice, která by mohla tvořit temnou hmotu. Je možné, že temná hmota by mohla být tvořena něčím, jako jsou malé černé díry, ale astronomická data tento nápad skutečně nepodporují. Temná hmota je s největší pravděpodobností vyrobena z nějaké dosud neobjevené částice, jedné standardní model nepředpovídá.
Pak je tu temná energie. Podrobná pozorování vzdálených galaxií ukazují, že vesmír se rozšiřuje stále rostoucí rychlostí. Zdá se, že tento proces řídí nějaký druh energie a my tomu nerozumíme. Mohlo by se stát, že toto zrychlení je výsledkem struktury prostoru a času, jakési kosmologické konstanty, která způsobuje expanzi vesmíru. Mohlo by to být tak, že je to poháněno nějakou novou silou, která musí být objevena. Ať je jakákoli temná energie, tvoří více než dvě třetiny vesmíru.
To vše poukazuje na skutečnost, že standardní model je v nejlepším případě neúplný. Způsob, jakým vesmír funguje, nám zásadně chybí. Bylo navrženo mnoho nápadů, jak opravit standardní model, od supersymetrie po dosud neobjevené kvarky, ale jedna myšlenka je, že existuje pátá základní síla. Tato síla by měla vlastní nosné bosony a nové částice za těmi, které jsme objevili.
Tato pátá síla by také interagovala s částicemi, které jsme pozorovali, jemnými způsoby, které jsou v rozporu se standardním modelem. To nás přivádí k nové práci, která tvrdí, že máme důkaz o takové interakci.
Článek se zabývá anomálií v rozkladu jader hélia 4 a navazuje na dřívější studii rozpadů berylia 8. Berylium-8 má nestabilní jádro, které se rozpadá na dvě jádra helia-4. V roce 2016 tým zjistil, že se zdá, že rozklad beryllium-8 mírně porušuje standardní model. Když jsou jádra ve vzrušeném stavu, může při rozpadu emitovat pár elektron-pozitron. Počet párů pozorovaných ve větších úhlech je vyšší, než předpovídá standardní model, a je známý jako Atomkiho anomálie.
Existuje mnoho možných vysvětlení anomálie, včetně experimentální chyby, ale jedno vysvětlení je, že je to způsobeno bosonem týmu jménem X17. Byl by to nosný boson pro (dosud neznámou) pátou základní sílu s hmotností 17 MeV. V novém článku zjistil tým podobný nesoulad v rozkladu helia-4. Částice X17 by také mohla vysvětlit tuto anomálii.
I když to zní vzrušující, existuje důvod být opatrný. Když se podíváte na podrobnosti nového papíru, je tu trochu zvláštní vylepšení dat. Tým v zásadě předpokládá, že X17 je přesný a ukazuje, že data mohou být vytvořena tak, aby odpovídala jejich modelu. Ukazuje to model umět vysvětlete, že anomálie nejsou stejné jako prokázání vašeho modelu ano vysvětlete anomálie. Další vysvětlení jsou možná. Pokud X17 existuje, měli jsme to také vidět v jiných experimentech s částicemi a my jsme to tak nebyli. Důkazy o této „páté síle“ jsou opravdu slabé.
Pátá síla by mohla existovat, ale ještě jsme ji nenašli. Víme, že standardní model se nesčítá úplně, a to znamená, že některé velmi zajímavé objevy čekají na nalezení.
Zdroj: Nový důkaz podporující existenci hypotetické částice X17 autorem Krasznahorkay, A. J., et al.
Zdroj: Pozorování vytvoření anomálního vnitřního páru v 8: Možná indikace světelného, neutrálního bosonu, autorem Krasznahorkay, A. J., et al.
