Возможно, не за горами тот день, когда человечеству придется кардинально изменить учебники по физике. Десятилетиями студентов учили, что существуют четыре фундаментальных силы или взаимодействия, которые вкупе составляют основу всего многообразия всех известных явлений в природе:
- Слабое ядерное взаимодействие;
- Сильное ядерное взаимодействие;
- Электромагнитное взаимодействие;
- Сила гравитации.
Первые три включены в Стандартную модель физики элементарных частиц, а последняя — в теорию относительности Эйнштейна. Ученые, стремясь к полному пониманию фундаментальных сил, потратили бесчисленное множество часов, пытаясь выяснить, как они сочетаются друг с другом и влияют друг на друга. Это привело к многочисленным открытиям и теориям, получившим широкое признание.
Теперь появилась новая теория с поразительными потенциальными разветвлениями: возможно, во Вселенной существует пятая фундаментальная сила, которая была упущена из виду. То, что сейчас рассматривается как потенциальное свидетельство наличия пятой силы природы, первоначально считалось доказательством существования темной материи, которая, как предполагается, составляет примерно 85% нашей Вселенной.
Новая теория была сформулирована командой физиков-ядерщиков из Института ядерных исследований Венгерской академии наук.
Физики в поисках пятой силы природы
Исследуя радиоактивный распад, ученые наткнулись на то, что они считали легкой частицей, вес которой примерно в 30 раз превышает вес электрона. Команда предположила, что столкнулась с темными фотонами, которые представляют собой гипотетические элементарные частицы, являющиеся предполагаемыми переносчиками нового фундаментального взаимодействия (аналог фотонов для темной материи). Соответствующее исследование было опубликовано в 2015 году.
Изначально публикация не привлекла особого внимания, но в 2016 году ею заинтересовался Джонатан Фенг, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Ирвайне. Он и его команда взяли данные, полученные венгерскими коллегами, и проанализировали их вместе с собственными данными, а также данными, полученными в ходе других исследований.
После тщательного анализа Фенг и его команда пришли к выводу, что то, что наблюдали венгры, было не темным фотоном, а представляло собой новую элементарную частицу, которая получила название «X-бозон». Рассматриваемая субатомная частица уникальна тем, что она не взаимодействует с протонами, как другие. Вместо этого она способна взаимодействовать только с нейтронами и электронами, и происходит это в очень небольшом диапазоне.
Несомненно, необходимы дополнительные исследования, но если подтвердится, что X-бозон действительно существует, то это будет означать, что, скорее всего, в природе есть пятая фундаментальная сила. Фенг считает возможным, что новую силу можно будет связать с тремя другими силами Стандартной модели физики элементарных частиц, чтобы, наконец, раскрыть бóльшую фундаментальную силу, действующую во Вселенной.
Фенг и его команда считают, что новая сила также может помочь ученым окончательно подтвердить существование темной материи и понять ее истинную природу, чтобы мы могли лучше разобраться в организации Вселенной, в которой живем.
«Если это [существование X-бозона] подтвердится дальнейшими экспериментами, то это открытие возможной пятой силы полностью изменит наше понимание Вселенной с последствиями для объединения [фундаментальных] сил и темной материи», — сказал Фенг.
