Пятая сила природы? Легкая частица может быть ключом к пониманию темной материи во Вселенной

«Если это правда, то это революция», – сказал Джонатан Фенг, профессор физики и астрономии. "На протяжении десятилетий мы знали о четырех фундаментальных силах: гравитации, электромагнетизме, а также о сильных и слабых ядерных взаимодействиях. Если это будет подтверждено дальнейшими экспериментами, это открытие возможной пятой силы полностью изменит наше понимание Вселенной с последствиями для объединения сил и темной материи."
Исследователи UCI наткнулись на исследование, проведенное в середине 2015 года физиками-экспериментаторами из Венгерской академии наук, которые искали «темные фотоны», частицы, которые могли бы обозначать невидимую темную материю, которая, по словам физиков, составляет около 85 процентов массы Вселенной.

Работа венгров выявила аномалию радиоактивного распада, которая указывает на существование легкой частицы, всего в 30 раз тяжелее электрона.
«Экспериментаторы не могли утверждать, что это была новая сила», – сказал Фэн. "Они просто видели избыток событий, которые указывали на новую частицу, но им было не ясно, была ли это частица материи или частица, несущая силу."
Группа UCI изучила данные венгерских исследователей, а также все другие предыдущие эксперименты в этой области и показала, что полученные данные сильно отрицают как материальные частицы, так и темные фотоны.

Однако они предложили новую теорию, которая синтезирует все существующие данные, и определили, что открытие может указывать на пятую фундаментальную силу. Их первоначальный анализ был опубликован в конце апреля на общедоступном онлайн-сервере arXiv, а в пятницу на том же веб-сайте был опубликован следующий документ, дополняющий выводы первой работы.

Работа UCI демонстрирует, что частица может быть не темным фотоном, а «протофобным X-бозоном."В то время как обычная электрическая сила действует на электроны и протоны, этот новообретенный бозон взаимодействует только с электронами и нейтронами – и в чрезвычайно ограниченном диапазоне. Соавтор анализа Тимоти Тейт, профессор физики и астрономии, сказал: «Нет другого наблюдаемого нами бозона с такой же характеристикой. Иногда мы также называем его просто «X-бозоном», где «X» означает «неизвестно»."
Фэн отметил, что дальнейшие эксперименты имеют решающее значение. «Частица не очень тяжелая, и лаборатории имеют энергию, необходимую для ее создания с 50-х и 60-х годов», – сказал он. "Но причина, по которой это было трудно найти, заключается в том, что его взаимодействие очень слабое.

Тем не менее, поскольку новая частица настолько легкая, в небольших лабораториях по всему миру работает множество экспериментальных групп, которые могут проверить первоначальные утверждения, теперь, когда они знают, где искать."
Как и многие научные открытия, этот открывает совершенно новые области исследований.
Одним из направлений, которое интригует Фэна, является возможность того, что эта потенциальная пятая сила может быть объединена с электромагнитными, а также сильными и слабыми ядерными силами как «проявления одной более великой, более фундаментальной силы."

Ссылаясь на понимание физиками стандартной модели, Фэн предположил, что может также существовать отдельный темный сектор со своей собственной материей и силами. «Возможно, эти два сектора разговаривают друг с другом и взаимодействуют друг с другом посредством несколько завуалированных, но фундаментальных взаимодействий», – сказал он. "Эта сила темного сектора может проявляться как эта протофобная сила, которую мы наблюдаем в результате венгерского эксперимента. В более широком смысле это согласуется с нашими оригинальными исследованиями по пониманию природы темной материи."

Блог автомобилиста