Šiems rezultatams patvirtinti reikės daugiau duomenų – tačiau jei tai pasitvirtins, tai gali reikšti revoliucijos fizikoje pradžią.
Visas jėgas, su kuriomis susiduriame kiekvieną dieną, galima suskirstyti tik į keturias kategorijas: gravitaciją, elektromagnetizmą, stipriąją jėgą ir silpnąją jėgą. Šios keturios pagrindinės jėgos valdo visų Visatos objektų ir dalelių tarpusavio sąveiką.
Šie atradimai buvo padaryti JAV, „Fermilab“ dalelių greitintuve. Jie remiasi 2021 m. paskelbtais rezultatais, kuriuose „Fermilab“ komanda pirmą kartą iškėlė prielaidą apie penktosios gamtos jėgos egzistavimo galimybę.
Pasak „Fermilab“ vyresniojo mokslininko daktaro Brendano Casey, nuo to laiko tyrėjų komanda surinko daugiau duomenų – ir du kartus sumažino savo matavimų neapibrėžtumą. „Mes iš tikrųjų tyrinėjame naują teritoriją. Nustatome (matavimus) didesniu tikslumu, nei kada nors anksčiau“, – teigia jis.
Atlikdami eksperimentą skambiu pavadinimu „g minus du (g-2)“ mokslininkai įgreitino subatomines daleles, vadinamas miuonais, 15 m skersmens žiede, kuriame jos skrieja beveik šviesos greičiu. Tyrėjai nustatė, kad dėl naujos gamtos jėgos poveikio jos gali elgtis taip, kaip negalima paaiškinti dabartine teorija, vadinama standartiniu modeliu.
Tačiau nors įrodymai yra svarūs, „Fermilab“ komanda dar neturi galutinių įrodymų. Jie tikėjosi, kad įrodymus dabar jau turės, tačiau dėl teorinės fizikos raidos padidėjo neapibrėžtumas dėl to, koks pagal standartinį modelį turėtų būti miuonų virpesių kiekis.
Tyrėjai mano, kad jie turės reikiamų duomenų ir kad po dvejų metų teorinė neapibrėžtis sumažės tiek, kad bus galima pasiekti tikslą. Vis dėlto konkuruojanti Europos Didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo (LHC) komanda tikisi pasiekti šį tikslą pirmoji.
Dr. Miteshas Patelas iš Londono imperatoriškojo koledžo yra vienas iš tūkstančių LHC fizikų, bandančių rasti Standartinio modelio trūkumus. Jis BBC naujienų tarnybai sakė, kad pirmieji žmonės, radę eksperimentinius rezultatus, prieštaraujančius standartiniam modeliui, būtų vienais iš visų laikų fizikos pionierių.
„Išmatuoti elgesį, kuris nesutampa su standartinio modelio prognozėmis, yra dalelių fizikos šventasis Gralis. Tai būtų startinis šūvis, nuo kurio prasidėtų revoliucija mūsų supratime, nes modelis jau daugiau nei 50 metų atlaiko visus eksperimentinius bandymus“, – teigia dr. M. Patelas.
„Fermilab“ teigia, kad kitas rezultatų rinkinys bus „galutinė teorijos ir eksperimento akistata“, galinti atskleisti naujas daleles ar jėgas.
Taigi. kas yra tas standartinis modelis ir kodėl eksperimentinis rezultatas, ne visai atitinkantis jo prognozes, yra toks svarbus?
Viskas mus supančiame pasaulyje sudaryta iš atomų, kurie savo ruožtu yra sudaryti iš dar mažesnių dalelių. Šios dalelės sąveikauja tarpusavyje ir sukuria keturias gamtos jėgas: elektrą ir magnetizmą (elektromagnetizmą), dvi branduolines jėgas ir gravitaciją. Jų elgesį numato standartinis modelis, ir jau penkiasdešimt metų be jokių klaidų jis puikiai prognozuoja šių jėgų elgesį.
Miuonai yra panašūs į elektronus, kurie skrieja aplink atomus – tačiau jie yra maždaug 200 kartų masyvesni. Ir eksperimento metu pasitelkus galingus superlaidžius magnetus jie buvo priversti svyruoti.
Rezultatai parodė, kad miuonai svyruoja greičiau, nei turėtų pagal standartinį modelį. Liverpulio universiteto profesorius Graziano Venanzoni, kuris yra vienas iš pagrindinių projekto tyrėjų, „BBC News“ sako, kad tai galėjo lemti nauja nežinoma jėga.
„Manome, kad gali būti kita jėga, kažkas, apie ką dabar nežinome. Tai kažkas kita, ką mes vadiname „penktąja jėga“. Tai kažkas kita, kažkas, ko dar nežinome, bet tai turėtų būti svarbu, nes tai pasako kažką naujo apie Visatą“, – teigia jis.
Jei tai pasitvirtintų, tai būtų turbūt vienas didžiausių mokslo laimėjimų per šimtą metų nuo Alberto Einsteino reliatyvumo teorijos. Taip yra todėl, kad penktoji jėga ir bet kokios su ja susijusios dalelės nėra įtrauktos į standartinį dalelių fizikos modelį.
Mokslininkai žino, kad egzistuoja vadinamoji „fizika už standartinio modelio ribų“ – nes dabartinė teorija negali paaiškinti daugelio dalykų, kuriuos astronomai stebi kosmose. Pavyzdžiui, tai, kad po Didžiojo sprogimo, dėl kurio atsirado Visata, galaktikos toliau greitėja viena nuo kitos, o ne lėtėja. Mokslininkai teigia, kad greitėjimą skatina nežinoma jėga, vadinama tamsiąja energija.
Galaktikos taip pat sukasi greičiau, nei turėtų suktis pagal mūsų supratimą apie tai, kiek jose yra medžiagos. Mokslininkai mano, kad taip yra dėl nematomų dalelių, vadinamų tamsiąja medžiaga – kurios vėlgi nėra standartinio modelio dalis.
Rezultatai paskelbti žurnale „Physical Review Letters“. Išankstinė tyrimo publikacija.
Parengta pagal BBC.
