Открића

Да ли постоји Пета сила?

У складној породици данашње физике, њена појава наликује рођењу ванбрачног детета. Радови објављени овог лета, међутим, нешто наговештавају

Текст: Б. Клобучар, С. Бубњевић

Током лета су бројни светски медији, неки од њих врло угледни, као и научни блогови, помало бојажљиво писали о нечему што би могло бити спектакуларније од открића Хигсовог бозона или гравитационих таласа – о наводном открићу пете фундаменталне силе природе. О чему је реч?

Повод за ове написе дао је тим научника на челу са Џонатаном Фенгом са Универзитета Ирвин у Калифорнији који је 11. августа објавио рад о такозваној протофобној петој интеракцији.

У овом раду, који је објављен у престижном научном часопису Physical Review Letters, физичари из Калифорније објашњавају једно врло необично расејање изотопа берилијума које су прошле године снимили мађарски физичари у Дебрецину. У њему се, притом, уводи претпоставка да поред досадашњих четири, постоји још једна – пета интеракција.

На ову вест, ма како она била шокантна, за сада су бојажљиво реаговали не само медији, него и заједница физичара. Вест није сасвим нова јер се пета сила почела и претходних месеци помињати ту и тамо по физичким лабораторијама.

Нема сумње да ћемо у лавини истраживања која следе ускоро сазнати много више, али појава пете силе, ако буде доказана, револуционарна је ствар – у складној породици данашње физике наликује на изненадно сазнање о рођењу ванбрачног детета.

Четири фундаменталне силе 

Модерна физика је заснована на идеји да све око нас, све што опажамо и познајемо, на фундаменталном нивоу одржавају четири онсовне силе или интеракције, како их физичари називају – гравитациона, електромагнетна и такозване слаба и јака нуклеарна сила.

Гравитација је најслабија међу интеракцијама, али на великим растојањима управља кретањем звезданих система и галаксија. Њено деловање још од Њутнових времена разумемо и најбоље познајемо, бар кад је реч макроскопским скалама – да би је осетли довољно је да устанемо са столице. 

Електромагнетна сила делује између наелектрисаних честица. Њеним описивањем физичари објашњавају скоро све, све оне феномене који укључују наелектрисање, магнетизам, али и електромагнетне таласе, па стога и понашање светлости.

Јака нуклеарна интеракција, најснажнија од ове четири, држи на окупу кваркове унутар честица које физичари називају хадрони, као што су протон и неутрон. Она стога делује само унутар језгра атома, на јако малим растојањима.

Слаба сила делује између свих фермиона, како се називају честице са нецелобројним спином, попут протона и електрона. Да није ње, физичари не би могли да објасне радиоактивне распаде у језгру. Физичари су, иначе, 1983. године, у историјском експерименту у ЦЕРН-у показали да је ова, слаба интеракција уједињена са електромагнетном.

Тамни Универзум

Како год, могло би се рећи како поменуте четири силе држе универзум на окупу. Његова правила физичари прилично добро познају, али исто тако, знају и да ту постоји прегршт непознаница.

На пример, и даље је непознато шта је тамна материја, која чини бар 27 одсто укупне масе универзума. Да ли у овом тамном свету важе само ове четири фундаменталне силе, или ту има још нечег?

Управо је тамна материја, односно потрага за такозваном тамном силом довела до идеје о још једној, петој фундаменталној сили.  Наиме, током прошле 2015. године, тим научника са Института за нуклеарна истраживања у Дебрецину трагао је за теоријски претпостављеном тамном силом, на коју би реаговала тамна материја.

Тим из Дебрецина наишао је на неочекиване резултате док је посматрао сасвим уобичајени радиоактивни распад већ помињаног изотопа берилијума. Конкретно, реч је о 8Be. 

Наиме, током овог експеримента, као последица распада берилијума, једна мистериозна честица ниске енергије распадала се на електрон-позитрон пар и притом, расејавала под веома чудним углом.

Детаљном анализом, међутим, тим из Дебрецина није успео да утврди каква је ово честица, али је одмах посумњао на тамну материју.

Мађарско откриће

Да ли је то био бозон?  И то бозон преносилац једне нове интеракције? У физици су иначе, поред помињаних фермиона, честице сврставају и у бозоне који за разлику од претходних, имају целобројан спин. Преносиоци интеракција су увек бозони.

Годину дана касније, Фенг и екипа из Калифорније су за ову аномалију, детаљном анализом података, успели да покажу да јесте бозон и назвали га X бозоном, са претпостављеном масом од свега 16,7 мегаелектронволти.

Интеракција чији би он могао бити преносилац делује на изузетно малим растојањима, реда фемптометра, односно милион милијарди пута мање од једног метра, што је далеко слабије од до сада познатих фундаменталних сила.

Далеко смо, међутим, од открића пете силе. Калифорнијска теорија се пре тога свакако мора проверити на другим експериментима. Аномалија коју су показали научници у Дебрецину за сада је једина потврђена експериментална појава ове ”честице”.

Мала енергија и домет претпостављене силе значе да овакву аномалију није лако уочити. Ипак, са сада постојећом претпоставком и резултатима, нуклеарне лабораторије широм света не би требало да имају проблем да понове експеримент. 

Пре тога, ово залутало ванбрачно дете не може се озаконити.

 

*На слици горе приказано је Черенковљево зрачење унутар ATR радиоактивног реактора у лабораторији Аргон

 

ОТКРИЋА

Свакога дана се у свету објави више хиљада нових открића. Која од њих су заиста битна? Која мењају научну парадигму? И како разумети шта се заправо дешава на научним фронтовима?

Истражите текстове из рубрике ОТКРИЋА.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs