Ученые назвали пятую силу природы! Это частица гелия Х17

За прошедшие годы ученые открыли четыре силы, которые можно использовать для описания каждого отдельного взаимодействия в физическом мире. Это гравитация, электромагнетизм и две ядерных силы - слабая и сильная. Первая вызывает распад частиц, а вторая связывает кварки в атомы. Вместе они стали стандартной моделью физики элементарных частиц. Но существование темной материи делает эту модель неполной. Конечно, должна быть другая сила (или силы), которая объясняет ее существование.

Новые исследования

Венгерские ученые из Института ядерных исследований во главе с профессором Аттилой Крашнахоркаем считают, что они нашли свидетельство существования пятой силы природы. Наблюдая за распадом возбужденного атома гелия, они заметили, как он излучает свет, что не является чем-то необычным. Что необычно, так это то, что частицы раскололись под точным углом 115 градусов, как если бы они были сбиты с курса невидимой силой.

Ученые назвали эту частицу X17, потому что они рассчитали ее массу в 17 мегаэлектронвольт (МэВ). Один электронвольт описывает кинетическую энергию, получаемую одним электроном при его движении от нуля вольт до потенциала в один вольт, и поэтому мегаэлектронвольт равен энергии, получаемой при переходе электрона от нуля до одного миллиона вольт.

Первые четыре силы

Гравитация придает объектам вес, благодаря ней они более-менее устойчиво стоят на земле. Хотя сила тяжести является относительно слабой, она доминирует в масштабе вселенной и удерживает вместе целые галактики. Без гравитации не было бы водонапорных башен, гидроэлектростанций или американских горок.

Электромагнитное взаимодействие доминирует в человеческом масштабе. Почти все, чем мы являемся и чем занимаемся, опирается на него. Электричество и магнетизм считаются двойной силой, потому что они работают по одному и тому же принципу - противоположные значения притягиваются и подобные отталкиваются.

Это взаимодействие удерживает атомы вместе и делает возможной работу электроники. Оно также отвечает за видимый свет. Каждая фундаментальная сила имеет несущую частицу, а для электромагнетизма нею является фотон. То, что мы воспринимаем как видимый свет, является результатом воздействия фотонов, несущих электростатическую силу между электронами и протонами.

Слабое и сильное ядерное взаимодействие не так легко понять, потому что оно действуют на субатомном уровне. Первое из них отвечает за бета-распад, когда нейтрон может превратиться в протон плюс электрон и антинейтрино, что является одним из видов радиоактивного распада. Слабые взаимодействия объясняют, как частицы могут изменяться, изменяя кварки внутри них.

Сильное ядерное взаимодействие - самое мощное в природе, но оно доминирует только в атомном масштабе. Представьте себе ядро ​​с несколькими протонами. Все эти протоны заряжены положительно, так почему бы им не оттолкнуть друг друга и не разорвать ядро ​​на части? Эта сила примерно в 130 раз сильнее электромагнитной, поэтому когда протоны находятся достаточно близко друг к другу, она начинает действовать. Она удерживает вместе как ядро, так и нуклоны.

Сила перемен

Ученые уже некоторое время подозревали о существовании пятой силы. Исследователи венгерского института наблюдали подобный эффект в 2015 году, когда изучали свет, излучаемый при распаде изотопа бериллия-8. При распаде электроны и позитроны последовательно отталкивали друг друга под странным углом - точно 140 градусов. Ученые назвали это «протофобной» силой, то есть силой, которая боится протонов. Лаборатории по всему миру неоднократно пытались доказать, что открытие было случайностью или ошибкой, но все они получили те же результаты.

Профессор Аттила Крашнахоркай и его команда опубликовали свои наблюдения в конце октября, хотя статья еще не рецензировалась. Теперь они планируют наблюдать распад других атомов. Если им удастся найти третий атом, который демонстрирует это странное поведение, возможно, ученым придется пересмотреть многие положения.

Так что же произойдет, если наука придет к выводу, что частица X17 является свидетельством пятой силы природы? Мы не знаем наверняка. Это может дать ключ к природе темной материи, и это может приблизить нас к единой теории поля.