3 Minutės
Keturios žinomos fundamentinės jėgos ir už jų slypintys klausimai
Šiuolaikinėje fizikoje visus Visatos procesus valdo keturios pagrindinės fundamentinės jėgos: gravitacija, elektromagnetizmas, stiprioji branduolinė jėga ir silpnoji branduolinė jėga. Šios sąveikos lemia materijos, energijos ir visos kosmoso struktūrą. Nepaisant Standartinio modelio – teorinio pagrindo, suvienijančio mūsų žinias apie elementariąsias daleles ir jėgas – sėkmės, jis vis dar yra neišbaigtas. Tokie klausimai kaip tamsiosios materijos prigimtis ar kvantinės gravitacijos teorijos nebuvimas rodo, kad gali egzistuoti iki šiol neatrastos jėgos.
Penktosios fundamentinės jėgos galimybė
Naujausi tarptautinės fizikos mokslininkų komandos iš Vokietijos, Šveicarijos ir Australijos tyrimai atvėrė naujų perspektyvų dėl galimos hipotetinės „penktosios“ jėgos egzistavimo. Jei tokia sąveika būtų patvirtinta, ji veiktų greta žinomų keturių fundamentinių jėgų, galbūt sukeldama itin subtilius pokyčius elementarių dalelių pasaulyje, ypač tarp elektronų ir neutronų atomuose.
Vienas iš įdomių tarpininkų kandidatų – vadinamoji Jukavos dalelė. Ši teorinė dalelė galėtų sukelti naują sąveiką, ribotą atominiame branduolyje, keisdama protonų ir neutronų elgseną bei įtakodama aplinkinius elektronus. Vis dėlto tokios dalelės poveikiai būtų labai menki, todėl juos aptikti galima tik atlikus itin tikslius matavimus atominiu masteliu.
Inovatyvūs eksperimentai su kalcio izotopais
Siekdami ištirti penktosios fundamentinės jėgos egzistavimą, mokslininkai pasirinko itin tikslų eksperimentą, naudodami penkis skirtingus kalcio izotopus. Stebėdami atomines peršokas – momentinius elektronų šuolius tarp energijos lygių – tyrėjai pasitelkė subtilų įrankį, vadinamą „King plotu“. Šis matematinis metodas leidžia stebėti, kaip atominiai perėjimai kinta priklausomai nuo neutronų skaičiaus, o Standartinis modelis tokias priklausomybes geba tiksliai prognozuoti.
Matavę kalcio jonų su dviem skirtingais krūviais atominių perėjimų pokyčius, mokslininkai ieškojo neatitikimų tarp eksperimento rezultatų ir Standartinio modelio prognozių. Nuolatiniai pastebimi skirtumai galėtų rodyti nežinomą jėgą, kuri silpnai, bet pastebimai paveikia elektronų ir branduolio sąveikas.
Pagrindiniai rezultatai ir jų mokslinė reikšmė
Tyrėjai aptiko nedidelį, bet intriguojantį neapibrėžtumą jų itin tiksliuose matavimuose – galimai susijusį su nauju tarpininku, kurio masė galėtų būti nuo 10 iki 10 milijonų elektronvoltų. Nors šie duomenys neįrodo penktosios fundamentinės jėgos egzistavimo, stebimos anomalijos neprieštarauja prielaidai apie Jukavos tipo dalelę.
Tyrimas taip pat padėjo tiksliau nustatyti, kur galėtų slėptis penktoji jėga, atmesdamas kai kuriuos masės ir sąveikos stiprumo intervalus bei formuodamas gaires tolimesniems eksperimentams. Ateityje reikės dar tobulesnių tyrimo metodų ir papildomų eksperimentų, kad būtų galima galutinai atsakyti, ar aptikti efektai liudija fiziką už Standartinio modelio ribų, ar jie paaiškinami iki šiol neįvertintais įprastais reiškiniais.
Išvados
Penktosios fundamentinės jėgos paieškos yra vienas aktualiausių šiuolaikinės dalelių fizikos ir kosmologijos tyrimų krypčių. Šis tyrimas yra svarbus žingsnis į priekį: naudodami pažangius spektroskopijos metodus ir gilindamiesi į atominius reiškinius, mokslininkai plečia mūsų žinias apie Visatos dėsnius. Kol aiškių įrodymų dar nėra, rezultatai rodo naujas kryptis būsimoms paieškoms ir verčia giliau permąstyti pasaulio sandarą. Jei penktoji fundamentinė jėga būtų atrasta, ji galėtų iš esmės pakeisti mūsų supratimą apie materiją, Visatos raidą ir Standartinio modelio ribas.
Komentarai