کشف شواهدی جدید از پنجمین نیروی طبیعت

0
1461

بیگ بنگ: همه چیز در جهان ما توسط چهار نیروی بنیادی کنترل می‌شود: گرانش، الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی. فیزیکدانان اکنون فعالیت‌ ِ پنجمین نیروی فیزیکی که از اتم هلیوم ناشی می‌شود را تشخیص داده‌اند.

x force heliumبه گزارش بیگ بنگ، این اولین‌باری نیست که محققان چنین ادعایی را مطرح می‌کنند. چند سال پیش، محققان در فروپاشی یک ایزوتوپ برلیم چنین چیزی را مشاهده کرده بودند. اکنون همان تیم تحقیقاتی دومین نمونه از یک نیروی اسرارآمیز – و ذره‌ی حامل آن به نام X17 – را مشاهده کرده است. اگر این کشف تأیید شود، نه تنها شناختِ بیشترِ X17 باعث درک بهتر نیروهای حاکم در جهان می‌شود، بلکه به دانشمندان کمک می‌کند تا مسئله‌ی “ماده تاریک” را برای همیشه حل کنند.

“آتیلا کراسناهورکی” و همکارانش از موسسه تحقیقات هسته‌ای مجارستان، پس از تحلیل طریقۀ انتشار نور در هنگام فروپاشی یک اتم برلیم-۸ برانگیخته شده در سال ۲۰۱۶ یک چیز عجیب و غریب را مشاهده کردند. اگر این نور به اندازۀ کافی پرانرژی باشد به یک الکترون و یک پوزیترون تبدیل می‌شود که این دو در یک زاویه‌ی قابل‌ پیش‌بینی از هم جدا می‌شوند.

بر اساس قانون پایستگی انرژی، اگر انرژی نور که دو ذرۀ فوق را تولید می‌کند افزایش یابد، آنگاه زاویۀ بین آنها از لحاظ آماری  باید کاهش پیدا کند. اما نکتۀ عجیب این نیست، بلکه یک افزایش ِ غیرمنتظره در تعداد الکترون‌ها و پوزیترون‌هایی که در زاویه‌ی ۱۴۰ درجه از هم جدا شده بودند، مشاهد شد.

این مطالعه به اندازۀ کافی قوی بود و خیلی زود توجه محققان را در سراسر دنیا به خود جلب کرد؛ این محققان پیشنهاد دادند که یک ذره‌ی کاملأ جدید می‌تواند مسئول این ناهنجاری باشد. خصوصیات این ذره نشان می‌دهد که نمی‌تواند ذره‌ای قدیمی باشد و نوع کاملأ جدیدی از بوزون بنیادی است. این یک ادعای کوچک نیست و نیاز به بررسی بیشتری دارد. در حال حاضر چهار نیروی بنیادی می‌شناسیم و می‌دانیم که سه عدد از آنها دارای بوزون‌هایی هستند که پیام‌های جذب و دفع را حمل می‌کنند.

نیروی گرانش توسط یک ذرۀ فرضی به نام «گراویتون» حمل می‌شود اما دانشمندان هنوز آن را کشف نکرده‌اند. این بوزون ِ جدید به لطف جرم متمایزش (۱۷ مگاالکترون‌ولت یا حدود ۳۳ برابر جرم الکترون) و طول عمر کمش(تقریبأ ۱۰ تا ۱۴- ثانیه … اما برای لبخند زدن جلوی دوربین وقت کافی دارد) احتمالأ نمی‌تواند یکی از ذرات ِ حامل چهار نیروی شناخته شده باشد.

بنابراین، تمام علائم نشان می‌دهد که “بوزون” پنجمین نیروی جدید را حمل می‌کند. اما فیزیک خیلی زود جشن نمی‌گیرد. یافتن یک ذرۀ جدید همیشه خبر مهمی در فیزیک است و باید به شدت مورد ارزیابی و بررسی قرار بگیرد. نیازی به گفتن نیست که باید آزمایشات مکرری انجام شود.

خوشبختانه، تیم کرانساهورکی در سال‌های گذشت بیکار نماندند. آنها از آن زمان به بعد تمرکزشان را از بررسی فروپاشی برلیم-۸ به تغییر وضعیت هستۀ یک هلیومِ برانگیخته تغییر دادند. این محققان همانند کشفیات قبلی‌شان، جفت‌هایی از الکترون‌ها و پوزیترون‌هایی را یافتند که در یک زاویۀ خاص از هم جدا شده‌اند، زاویه‌ای که با مدل‌های پذیرفته شده هیچ انطباقی نداشت. این بار، این عدد به ۱۱۵ درجه نزدیکتر بود.

محققان محاسبه کردند که هستۀ هلیوم می‌تواند یک بوزون کوتاه‌مدت با جرم کمتر از ۱۷ مگاالکترون‌ولت نیز تولید کند. به بیان ساده‌تر، آنها این بوزون را X17 نامیدند. هنوز راه طولانی تا اعلام رسمی یک ذره در مدل‌های ماده باقی مانده است. در حالیکه آزمایش سال ۲۰۱۶ در مجله‌ی معتبر Physical Review Letters پذیرفته شد، این مطالعۀ جدید هنوز تحت بازبینی قرار دارد. می‌توانید یافته‌های این مطالعه را در arXiv بخوانید. این مقاله در این سایت آپلود شده تا بقیه در رشته‌های دیگر نیز آن را بررسی نمایند.

اما اگر این بوزون عجیب و غریب فقط یک توهم نباشد، این حقیقت که با نوترون‌ها فعل و انفعال دارد باعث می‌شود نتیجه‌گیری کنیم که باید نیرویی متفاوت با چهار نیروی بنیادی طبیعت نیز وجود داشته باشد. با توجه به اینکه «ماده تاریک» یکی از بزرگترین اسرار فیزیک امروز را تشکیل می‌دهد، یک ذرۀ بنیادی کاملأ جدید می‌تواند راه‌حلی برای پیوند ماده‌ای که می‌بینیم و ماده‌ای که نمی‌بینیم، فراهم کند.

جالب اینجاست آزمایشات زیادی در خصوص “ماده تاریک” به دنبال یک ذرۀ عجیب ۱۷ مگاولتی بوده‌اند. تاکنون، این آزمایشات هیچ چیزی یافت نکرده‌اند اما هنوز چیزهای زیادی برای بررسی وجود دارد و رد کردن این ادعا هنوز خیلی زود است. سازماندهی مجدد مدل استانداردِ فیزیک و ذرات آنها برای درج یک عضو جدید از خانواده یک تغییر بسیار عظیم خواهد بود. جزئیات بیشتر این پژوهش در سایت arXiv در دسترس است.

مترجم: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com


ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.