ذره اسرارآمیز X17 می‌تواند فیزیک نوین را دگرگون کند

* چهار نیروی بنیادی بر کیهان ما فرمان می‌رانند. دستکم این چیزیست که فیزیکدانان از دیرباز به آن فکر می‌کنند. ولی اکنون بر پایه‌ی پژوهشی تازه نیروی پنجمی هم وجود دارد، یافته‌ای که می‌تواند بیشتر فیزیک نوین را دگرگون کند.

در روز ۲۳ اکتبر، پژوهشگران بنیاد پژوهش‌های هسته‌ای در مجارستان مقاله‌ی تازه‌ای در پایگاه داده‌ی arXiv منتشر کردند که شواهد بیشتری را برای یک ذره‌ی به کلی تازه که وجودش نخستین بار سه سال پیش گزارش شده بود ارایه می‌داد. این ذره که ایکس۱۷ (X17) نامیده شده شاید بتواند به دانشمندان در گره‌گشایی از یکی از بزرگ‌ترین رازهای اخترشناسی یاری دهد: چیستیِ ماده‌ی تاریک.

وجود این ذره همچنین نیاز به بازنویسی مدل استاندارد فیزیک ذرات هم دارد، نظریه‌ای که نیروهای بنیادی را توصیف کرده و ذرات زیراتمی را رده‌بندی می‌کند.

ولی این تنها در صورتی‌ست که وجود این ذره تایید شود. مقاله‌ی تازه هنوز داوری همتا (بازنگری با دقت) نشده و بیشتر فیزیکدانان به دیده‌ی شک و تردید به آن می‌نگرند - تا اندازه‌ای به این دلیل که هیچ دانشمندی بیرون از این گروه هنوز نتوانسته یافته‌های پیشینِ همین گروه پژوهشی را مستقلا تایید کند، این را ریچارد میلنر، فیزیکدان بنیاد فناوری ماساچوست که در این پژوهش شرکت نداشت می‌گوید.

در سال ۲۰۱۶، همین گروه پژوهشی در آزمایش‌هایی که با اتم‌های پرتوزای بریلیم انجام داده بودند نخستین شواهد از این ذره را گزارش کردند. این فیزیکدانان نور و ذرات آزاد شده در واپاشی بریلیم را سنجیدند. آنها دریافتند که جفت‌های الکترون و پوزیترونِ گسیلیده تمایل دارند با زاویه‌ی ویژه‌ای سرعت بگیرند، رفتاری که به نظر نمی‌رسد فیزیک کنونی توانایی توضیحش را داشته باشد. [پوزیترون همتای پادماده‌ی الکترون است]

فیزیکدانان با محاسیه‌های بی‌شمار نتیجه گرفتند که باید گونه‌ای ذره‌ی میانجیِ ناشناخته در کار باشد که بریلیم پیش از این که این ذره جفت الکترون و پوزیترون بگسیلد به آن واپاشیده بوده (ریلیم نخست به این ذره واپاشیده بوده و سپس آن ذره جفت الکترون-پوزیترون گسیلیده). جرم محاسبه شده‌ی این ذره‌ی ناشناخته‌ی X حدود ۱۷ مگاالکترون ولت بود و از همین رو ذره‌ی "ایکس۱۷" نامیده شد (برای مقایسه، ایکس۱۷ حدود ۳۴ برابر بزرگ‌تر از یک الکترون می‌شود).

این پژوهش تازه موارد دیگری از مشاهده‌ی این ذره را که در واپاشی اتم‌های هلیوم دیده شده به داده‌ها می‌افزاید. آزمایش مشابه دیگری دوباره شواهدی از یک ذره‌ی میانجی عملا با همان جرم را نشان داد. این یافته‌ها نشان می‌دهند که این ذره‌ی فرضیِ ایکس۱۷ یک فرمیون (گونه‌ای ذره که ماده‌ی معمولی را می‌سازد) نیست بلکه یک بوزون است، ذره‌ای که انرژی و گاهی هم نیرو را می‌برد (حمل می‌کند). این بدین معناست که ایکس۱۷ شاید یک نیروی پنجمِ پیش‌تر ناشناخته را حمل می‌کند، نیرویی که فیزیکدانان می گویند می‌تواند در توضیح ماده‌ی تاریک به آنها کمک کند. ماده‌ی تاریک جوهره‌ای رازگونه است که ۸۵ درصد ماده‌ی درون کیهان را می‌سازد ولی با نور هیچ برهمکنشی انجام نمی‌دهد و تنها راه آشکارسازی‌اش گرانش است.

ولی بیشتر فیزیکدانان پیش از پذیرفتن این یافته‌ها چشم به راه سنجش‌های مستقل هستند.

میلنر می‌گوید: «من دیرباورم. من فکرمی کنم به عنوان یک تجربه‌گرا (experimentalist)، جایگاه طبیعی‌ام در روبرو شدن با چیزی مانند این، همین ات (شکاک بودن)، ولی به نظرم این باید بررسی شود.»

بخشی از این تردیدها و دیرباوری‌ها به این دلیل است که سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای (سرن) برای شکار ذره‌ی ایکس۱۷ تلاش کرده و هیچ شواهدی از آن نیافته. به گفته ی میلنر، احتمالا در پرتوی این شواهد تازه گروه‌های بسیار بیشتری به جستجو برای یافتن این ذره ادامه خواهند داد.

میلنر می‌گوید اگر این ذره تایید شود می‌تواند راهی کاملا تازه هم برای کار در فیزیک ذرات بگشاید. در نیم سده‌ی گذشته، فیزیکدانان با تمرکز بر قلمروی انرژی بالا به پیشرفت چشمگیری در توصیف مدل استاندارد دست یافته‌اند، که نیازمند همکاری‌های جهانی عظیم و شتابدهنده‌های گرانبها برای کوبیدن ذرات به هم با سرعت‌های خیره‌کننده بوده است. این پژوهش تازه که در انرژی‌های بسیار پایین‌تر و با هزینه‌ی بسیار کمتر انجام شده می‌تواند رویکرد به کلی تازه‌ای برای فیزیکدانان در جستجوی ذره‌های تازه باشد.

میلنر می‌گوید: «مدل استاندارد فیزیک بسیار خوب تعریف شده. بنابراین اگر برهم‌کنشی فراتر از آن یافته شود بسیار مهم خواهد بود.»

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

fundamental force - modern physics - Institute of Nuclear Research - Hungary - arXiv - X17 - dark matter - Standard Model - particle physics - fundamental force - subatomic particle - Richard Milner - Massachusetts Institute of Technology - radioactive - beryllium - atom - electron - antimatter - positron - particle X - electron - helium - fermion - boson - European Organization for Nuclear Research - CERN - accelerator

منبع: livescience

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان