Bilim adamları, doğanın beşinci kuvvetini keşfetmenin eşiğinde olabilir | Parçacık fiziği

Fizikçiler, doğanın beşinci bir gücünün olabileceğine dair kışkırtıcı teorinin, bir atom altı parçacığın beklenmedik salınımıyla desteklendiğini ortaya çıkardı.

Mevcut anlayışa göre, doğada dört temel kuvvet vardır ve bunlardan üçü -elektromanyetik kuvvet ve güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler- parçacık fiziğinin Standart Modeli ile açıklanır.

Bununla birlikte, model bilinen diğer temel kuvveti, yerçekimini veya evrenin yaklaşık %27’sini oluşturduğu düşünülen egzotik, gizemli bir madde olan karanlık maddeyi hesaba katmaz.

Şimdi araştırmacılar, doğanın başka bir beşinci temel kuvveti olabileceğini söylediler.

Imperial College London’dan Dr Mitch Patel, “Beşinci bir kuvvetten bahsediyoruz çünkü davranışı mutlaka açıklayamayız. [in these experiments] Bildiğimiz dördü ile.

Veriler, müon adı verilen atom altı parçacıkların (elektronlara benzer ancak yaklaşık 200 kat daha ağır) manyetik bir alanda nasıl hareket ettiğini araştıran ABD parçacık hızlandırıcı tesisi Fermilab’daki deneylerden geliyor.

Patel, müonların, manyetik alanın ekseni etrafında dönen bir bebeğin kafası gibi davrandığını söylüyor. Ancak müonlar hareket ettiğinde sallanırlar. Bu salınımın frekansı Standart Model ile tahmin edilebilir.

Ancak FermiLab’ın deneysel sonuçları bu beklentileri karşılamıyor gibi görünüyor.

CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) bir ALASH deneyi üzerinde çalışan University College London’dan Profesör John Butterworth, “Salınım, müonun manyetik alanla etkileşime girme biçiminden kaynaklanıyor. Çok hesaplanabilir.” Standart Modelde doğru bir şekilde, ancak bu hesaplama döngüleri içerir.” Bilinen parçacıkların bu halkalarda göründüğü Kuantum.

“Ölçümler tahminle uyumlu değilse, halkalarda görünen bilinmeyen bir parçacığın işareti olabilir – örneğin, beşinci bir kuvvetin taşıyıcısı olabilir.”

Sonuçlar, FermiLab’ın önceki çalışmalarını takip ediyor hangi benzer sonuçlar gösterdi.

Ancak Patel, “merhemde bir sinek” olduğunu söyledi ve ilk sonuçlar ile yeni veriler arasında, frekansın teorik tahmini etrafındaki belirsizliğin arttığına dikkat çekti.

Bunun durumu değiştirebileceğini söyledi. Patel, “Belki de gördükleri standart bilimsel düşüncedir – sözde Standart Model” dedi.

Başka sorunlar da var. Butterworth, “Eğer tutarsızlık doğrulanırsa, yeni ve heyecan verici bir şey olduğundan emin olacağız, ancak ne olduğundan tam olarak emin olmayacağız.

“İdeal olarak, tutarsızlık, yeni tahminlere yol açacak yeni teorik kavrayışları bilgilendirir – örneğin, yeni kuvveti taşıyan parçacığı nasıl bulabiliriz, eğer öyleyse. O zaman nihai onay, keşfedilecek bir deney oluşturmak olacaktır. doğrudan bu parçacık

Fermilab’daki deneyler, beşinci bir kuvvet olasılığını öneren tek deneyler değildi: LHC’deki çalışma, belirli parçacıklar bozunurken müonların ve elektronların üretilme hızına bakan farklı türde bir deney olmasına rağmen, umut verici sonuçlar da üretti. .

Ancak LHC deneyleri üzerinde çalışan Patel, bu sonuçların artık daha az sağlam hale geldiğini söyledi.

“Bunlar farklı deneyimler, farklı şeyleri ölçüyorlar ve bir bağlantı olabilir veya olmayabilir” dedi.

Butterworth, müon salınımlarının beklenmedik sıklığının, ölçüm ile Standart Model arasındaki en uzun süreli ve en önemli tutarsızlıklardan biri olduğunu ekledi.

“Ölçüm büyük bir başarı” dedi ve “şu anda yanlış olma ihtimali çok düşük.” “Öyleyse, teorinin tahminleri düzleşirse, bu gerçekten beşinci bir kuvvetin ilk kesin kanıtı olabilir – veya Standart Modelin ötesinde egzotik başka bir şey olabilir.”