Науковці твердять, що наблизилися до відкриття п’ятої природної стихії.
Під час експериментів вони дійшли висновку, що субатомні частинки, відомі як мюони, діють не так, як пояснює сучасна теорія атомної фізики.
Науковці припускають, що на них впливає п’ята природна сила.
Щоб підтвердити ці висновки, треба більше даних, але якщо вони підтвердяться, це стане справжньою революцією у фізиці.
Усі сили природи, з якими ми стикаємося щоденно, можна звести до чотирьох головних: гравітація, електромагнетизм, сильна і слабка взаємодії. Ці чотири базові сили визначають, як взаємодіють усі тіла та частки у Всесвіті. Наприклад, гравітація змушує тіла падати на землю, з якої вони не можуть зрушити без докладання іншої сили.
Дослідження відбувалися в Чикаго за допомогою прискорювача часток Fermilab. Вперше команда, що провадила дослідження, припустила можливість існування п’ятої сили ще у 2021 році.
Відтоді вченим вдалося зібрати більше даних, а також звузити кількість факторів невизначеності до одного чи двох, каже старший дослідник Fermilab Брендан Кейсі.
“Ми дійсно зайшли на нову територію. Точність наших вимірів є вищою, ніж будь-коли”, – заявив науковець.
Експеримент під назвою g-2 полягав у тому, що вчені прискорювали рух субатомних частинок, мюонів, майже до швидкості світла. Під час цього експерименту науковці побачили, що вони поводяться не так, як можна було б очікувати згідно з класичною теорією Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Відтак, вони припустили, що на мюони може діяти нова, досі невідома п’ята сила.
Попри те, що докази цього є досить серйозними, остаточної впевненості вчені поки що не мають.
В американському дослідницькому центрі сподівалися, що за два роки отримають достатньо доказів, а теоретичні похибки вдасться звузити. Але поки цього не сталося, а команда з європейського Великого адронного колайдера сподівається, що отримає результати у подібному дослідженні першою.
Британський вчений Мітеш Пател, один із тисяч фізиків, які працюють із Великим адронним колайдером, розповів ВВС, що у разі, якщо дослідникам вдасться визначити і довести прогалини у Стандартній моделі, це буде справжньою революцією у фізиці.
“Виміряти поведінку частинок, яка не відповідає Стандартній моделі, є священним Граалем фізики елементарних часток. Це означатиме справжню революцію у цій галузі, адже модель, що нам відома нині, витримала експериментальне підтвердження впродовж понад 50 років”
Вчені, що працюють із європейським Великим адронним колайдером, також близькі до того, щоб з’ясувати причини неузгодженостей у Стандартній моделі
То що таке Стандартна модель, і чому результати дослідів, які не відповідають їй, є настільки важливими?
У світі довкола нас все складається з атомів, які, своєю чергою, складаються із ще менших часток. Їхня взаємодія визначається чотирма силами природи – електромагнетизмом, гравітацією та двома ядерними силами.
Стандартна модель описує те, як взаємодіють елементарні частинки. І впродовж пів століття помилок у системі не було.
Мюони, подібно до електронів, рухаються довкола ядра атома, але мають у 200 разів більшу масу.
Під час експерименту за допомогою надпровідних магнітів вчені змусили мюони коливатися.
Виявилося, що частота коливань мюонів була більшою, ніж це передбачає Стандартна модель у фізиці елементарних часток.
“Ми вважаємо, що це може бути інша сила, про яку ми досі не знали. Це щось інше, щось, що ми називаємо п’ятим елементом”, – розповів ВВС професор Граціано Венанзоні із Університету Ліверпуля.
“Це щось інше, щось невідоме досі, але дуже важливе, адже воно розповідає нам щось нове про Всесвіт”, – каже вчений.
Тож якщо такі висновки підтвердяться, це буде найбільшим науковим проривом з часів відкриття теорії відносності Ейнштейна.
Втім, і до цього дослідники вже говорили про “фізику за межами Стандартної моделі”, оскільки нинішні теорії не можуть пояснити багато речей у космосі, за якими спостерігають астрономи.
Зокрема, йдеться про те, що після Великого вибуху, який створив Всесвіт, галактики продовжують віддалятися одна від одної із прискоренням, а не з уповільненням. Вчені вважають, що рушійною силою тут є п’ята сила, яку називають темною енергією.
Крім того, галактики закручуються швидше, ніж це можна було очікувати, залежно від наших уявлень про те, скільки в них матерії. Так може відбуватися через темну матерію, вважають науковці, і це знову не вкладається у Стандартну модель.
