آیا باید یک "نیروی پنجم" به نیروهای بنیادی طبیعت افزود؟

* بر پایه‌ی یافته‌های تازه، احتمالا ذره‌ی زیراتمی تازه‌ای یافته شده که اگر تایید شود می‌تواند گواهی بر وجود پنجمین نیروی بنیادی طبیعت باشد.

جاناتان فنگ، استاد فیزیک و اخترشناسی دانشگاه ارواین کالیفرنیا می‌گوید: «اگر این درست باشد کشفی انقلابی خواهد بود. ما دهه‌هاست که چهار نیروی بنیادی برای طبیعت شناخته‌ایم: گرانش، الکترومغناطیس، و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف. کشف نیروی احتمالی پنجم اگر با آزمایش‌های بیشتر تایید شود می‌تواند به کلی شناخت ما از جهان هستی را دگرگون کند، و همچنین پیامدهایی برای یگانگی (وحدت) نیروها و ماده‌ی تاریک داشته باشد.»
مدل استاندارد شمار محدودی برای ذرات و نیروهای میانشان پیش‌بینی کرده. اگر این ذره‌ی نویافته (که ورای پیش‌بینی مدل استاندارد است) تایید شود به معنای وجود یک نیروی بنیادی پنجم خواهد بود.

پژوهشگران UCI داده‌های آزمایشی که در نیمه‌های ۲۰۱۵ توسط فیزیکدانان هسته‌ای آکادمی علوم مجارستان برای جستجوی "فوتون‌های تاریک" انجام شده بود را بررسی کردند. فوتون‌های تاریک ذراتی‌اند که از ماده‌ی تاریک حکایت دارند، ماده‎‌ای نادیدنی که به گفته‌ی فیزیکدانان، حدود ۸۵ درصد جرم کیهان را تشکیل داده. در آزمایش مجارستانی‌ها یک ناهنجاری در یک واپاشی پرتوزا دیده شده بود که وجود یک ذره‌ی سبک، به جرم تنها ۳۰ برابر الکترون را نشان می‌داد.

فنگ می‌گوید: «آزمایشگران مجارستانی ادعای کشف یک نیروی پنجم را نکردند، آنان تنها یک رویداد اضافی دیدند که نشانگر یک ذره‌ی تازه بود، ولی برایشان روشن نبود که این ذره یک ذره‌ی ماده بود یا یک ذره‌ی حامل نیرو

گروه پژوهشگران UCI داده‌های پژوهشگران مجارستانی و همچنین همه‌ی آزمایش‌هایی که در گذشته در این زمینه انجام شده بود را بررسی کردند و نشان دادند که شواهد به هچ وجه نه با ذرات ماده همخوانی دارد و نه با فوتون‌های تاریک. در عوض آنان یک نظریه‌ی تازه مطرح کردند که همه‌ی داده‌های موجود در آن به کار رفته بود و تعیین کردند که این کشف می‌تواند نشانگر وجود یک نیروی بنیادی پنجم باشد. بررسی‌های آغازین آنها در اواخر آوریل، در نگارش برخط arXiv انتشار یافت، و روز جمعه هم پژوهشنامه‌ی دیگری که نتیجه‌گیری‌های پژوهش نخست را تقویت می‌کرد در همان تارنما منتشر شد.

به گفته‌ی دانشمندان UCI، این ذره به جای فوتون تاریک می‌تواند یک "بوزون X پروتوفوبیک" باشد. نیروی الکتریکی معمولی بر الکترون‌ها و پروتون‌ها وارد می‌شود ولی این بوزون نویافته تنها با الکترون‌ها و نوترون‌ها واکنش انجام می‌دهد- آن هم در دامنه‌ای بی‌اندازه محدود. تیموتی تیت، استاد فیزیک و اخترشناسی و یکی از نویسندگان این پژوهشنامه می‌گوید: «ما هیچ بوزون دیگری را نمی‌شناسیم که چنین ویژگی‌ای داشته باشد. گاهی تنها به آن "بوزون X" می‌گوییم که X در اینجا به معنای ناشناخته است.»

فنگ یادآوری کرد که آزمایش‌های بعدی در این زمینه مهم و کلیدی‌اند. وی می‌گوید: «این ذره چندان سنگین نیست، و آزمایشگاه‌ها از دهه‌های ۵۰ و ۶۰ انرژی مورد نیاز برای ساختن آن را داشته‌اند. علت این که یافتنش سخت بوده اینست که برهمکنش‌های آن بسیار سست و ضعیف است. گفته می‌شود از آنجایی که این ذره‌ی تازه بسیار سبک است، گروه‌های آزمایشی بسیاری در آزمایشگاه‌های کوچک سرتاسر جهان هستند که توان پیگیری این آزمایش را دارند، و اکنون دیگر می‌دانند باید دنبال چه بگردند.»
خوشه‌ی کهکشانی گلوله نمونه‌ی خوبی از وجود ماده‌ی تاریک است که در آن، گاز داغ (صورتی) کهکشان‌ها (سرخ، سبز، آبی) را در بر گرفته و خود این کهکشان‌ها با ماده‌ی تاریک (ارغوانی) کنار هم جای گرفته‌اند. اندازه‌ی بزرگ‌تر
این یافته هم مانند بسیاری از پیشرفت‌های علمی، زمینه‌های پژوهشی کاملا تازه‌ای را می‌گشاید.

یک جنبه که فنگ را وسوسه کرده اینست که این نیروی احتمالی پنجم می‌تواند به نیروی الکترومغناطیسی و نیروی ضعیف و قوی هسته‌ای بپیوندد و با آنها به شکل "یک نیروی بزرگ‌تر و بنیادی‌تر" پدیدار شود.

فنگ بر پایه‌ی شناخت فیزیکدانان از مدل استاندارد بر این باورست که شاید بخش تاریک جداگانه‌ای با ماده و نیروی ویژه‌ی خودش وجود داشته باشد: «این امکان هست که این دو ناحیه [تاریک و معمولی] از راه برهمکنش‌هایی پنهان ولی بنیادی با یکدیگر رابطه داشته باشند.»«این نیروی بخش تاریک شاید خودش را از راه همین نیروی پروتوفوبیک که در آزمایش مجارها دیده شده نشان می‌دهد. در یک مفهوم گسترده‌تر، این متناسب با پژوهش‌های آغازین ما برای شناخت سرشت ماده‌ی تاریک است.»

گزارش این یافته‌ها از سوی فیزیکدانان دانشگاه ایواین کالیفرنیا (UCI) در پژوهشنامه‌ای درنشریه‌ی فیزیکال ریویو لترز منتشر شده است.

---------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
subatomic particle - fifth fundamental force - Physical Review Letters - University of California - Irvine - Jonathan Feng - four fundamental forces - gravitation - electromagnetism - strong nuclear force - weak nuclear force - dark matter - UCI - Hungarian Academy of Sciences - dark photon - radioactive decay - electron - arXiv - protophobic X boson - proton - boson - neutron - Timothy Tait - X boson

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه