Если их выводы подтвердятся, в науке произойдет сенсация мирового масштаба, возможно, более значительная, чем открытие гравитационных волн.

Сегодня известны четыре фундаментальные силы, действующие в нашем мире: гравитационная и электромагнитная силы на макроуровне, сильное и слабое взаимодействия наблюдаются на уровне элементарных частиц. Физикам пока хватает этих четырех сил, чтобы объяснить все вокруг. Беспокоит только то, что видимая материя составляет не более 5% всей материи Вселенной, остальная же скрыта от наших органов чувств. Ученые называют эту неощутимую нами часть Вселенной - темной материей и темной энергией.

Считается, что единственная сила, которая воздействует на темную материю, - это гравитация, но безусловных следов этого взаимодействия пока не найдено. Отсутствие взаимодействия с темной материей не смущает ученых, они продолжают его искать и потенциально готовы к открытиям, в том числе - к открытию нового фундаментального взаимодействия.

В прошлом году физик Аттила Кразнахоркай (Attila Krasznahorkay) с коллегами из Института ядерных исследований Венгерской академии наук (Дебрецен) опубликовали в базе препринтов ArXiv.org статью, в которой сделали вывод об открытии ими пятого взаимодействия. В январе их статья вышла в журнале Physical Review Letters.

Обе публикации не были замечены научным сообществом, за исключением группы физиков-теоретиков под руководством Джонотана Фенга (Jonathan Feng) из Университета Калифорнии (Ирвин, США), которые решили проверить результаты венгерских коллег. Фенг с соавторами внимательно изучили расчеты венгерских исследователей и объявили, что эта новая сила, как им кажется, не нарушает каких-либо законов природы. Фенг опубликовал статью о проверке, также в ArXiv.org.

Венгерские ученые искали «темный фотон» - частицу света темной материи. Они бомбардировали кусок лития-7 протонами, в результате чего протоны превращались в нестабильное ядро бериллия-8, которое распадалось на пару электронов и позитронов (аналогов электронов в антиматерии). Когда протоны ударялись о литий под углом 140 градусов, обратно вылетало значительно больше пар электронов и позитронов, чем предполагали расчеты, основанные на Стандартной модели.

Авторы эксперимента решили, что эти лишние частицы могут быть проявлением новой частицы - в 34 раза тяжелее, чем электрон. Возможно, это и есть темный фотон. Фенг с соавторами полагают, что аномалия, наблюдаемая венгерскими учеными, демонстрирует не темный фотон, а проявление пятого взаимодействия.

Сейчас сразу несколько научных групп - из Национальной лаборатории Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility) в США, MIT, ЦЕРН - взялись повторить эксперимент и проверить выводы Кразнахоркая и Фенга.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram , чтобы быть в курсе самых интересных событий.

Ну не возможно не видеть параллели
Сто десять лет назад, обыватели, и знать не знали что идёт научная революция
Были чудики что что-то читали
И даже мечтали о чём-то
Не особо надеясь на сбычу мечт
...
Физики подтверждают возможное открытие пятой фундаментальной силы природы

Последние данные, указывающие на возможное открытие ранее неизвестных субатомных частиц могут свидетельствовать о пятой фундаментальной силе природы, согласно статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters от физиков-теоретиков из Калифорнийского Университета в Ирвине (UCI).
http://www.astronews.space/ru/astrophysics/104-fundamental-sila

В середине 2015 года исследователи UCI натолкнулись на исследования в области экспериментальной ядерной физики в Венгерской академии наук, которые искали "темные фотоны", частицы, которые связывали с невидимой темной материей.

Работа венгров обнаружила аномальный радиоактивный распад, который указывает на существование легкой частицы всего в 30 раз тяжелее электрона.

"Экспериментаторы не смогли утверждать, что это была новая сила. Они просто увидели избыток событий, которые указывали новую частицу, но не было ясно, была ли это частица или сила несущих частиц.
На протяжении десятилетий, нам известны четыре фундаментальные взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, а также сильные и слабые ядерные силы. Если подтвердятся дальнейшие эксперименты, это открытие возможной пятой силы полностью изменит наше представление о Вселенной, с возможностями для объединение сил и темной материи"

сказал Джонатан Фэн (Jonathan Feng), профессор физики и астрономии, соавтор исследования.

Группа UCI изучили данные венгерских исследователей, а также все другие предыдущие эксперименты в этой области и показали, что доказательства, сильно неблагоприятствуют как частице материи так и "темным фотонам". Они предложили новую теорию, которая объединяет все существующие данные и определили, что открытие может указывать на пятую фундаментальную силу. Их первоначальный анализ был опубликован в конце апреля на публичном интернет-сервере Arxiv и последующие усиливающие выводы первой работы был выпущен пятницу на том же сайте.

Работа ученых из UCI показывает, что это не может быть "темным фотоном", вместо этого частица может быть "protophobic Х-бозон." В то время как нормальная электрическая сила действует на электроны и протоны, этот новый бозон взаимодействует только с электронами и нейтронами - и в чрезвычайно ограниченном диапазоне. Соавтор анализа Тимоти Тэйт (Timothy Tait) сказал:

"Там нет никакого другого бозона, который бы имел такие ​​же характеристики. Иногда мы также просто называем это" Х-бозон, где "X" означает, что-то неизвестное."

Фэн отметил, что дальнейшие эксперименты имеют решающее значение:

"Частица не очень тяжелая, и лаборатории имели энергию, необходимую, чтобы обнаружить ее, еще в 50-х и 60-х годах. Но причина, почему ее трудно было найти в том, что взаимодействия этой частицы очень слабы. Тем не менее, из-за того, что новая частица настолько легка, есть много экспериментальных групп, работающих в небольших лабораториях по всему миру, которые зная первоначальные требования, теперь знают, где искать.
Вполне возможно, что эти два сектора взаимодействуют друг с другом через несколько завуалированное, но фундаментальные взаимодействие. Эта сила может проявляться так как эту protophobic силу мы наблюдаем в результате венгерского эксперимента. В более широком смысле, это согласуется с нашими первоначальными исследованиями, чтобы понять природу темной материи."

Одним из направлений дальнейших исследований, является вероятность того, что эта пятая сила имеет потенциал быть присоединенной к электромагнитной и сильным и слабым ядерным силам как "проявления одной грандиозной, более фундаментальной силы".

Недавно венгерские ученые в результате одного из экспериментов обнаружили аномальное явление. При распаде ядер бериллия они получили частицу, масса и поведение которой не могут быть объяснены стандартной физической моделью.

Аномальная частица

В начале 2016 года последующее совместное исследование с группой американских ученых было опубликовано в престижном журнале Physical Review Letters. Изучив поведение частицы, ученые составили математическую модель, служащую дополнением к стандартной модели. По предположениям ученых, эта модель в перспективе могла бы объяснить существование и свойства темной материи. Они даже надеются на первый намек на существование пятого фундаментального взаимодействия частиц.

Стандартная модель

Существует четыре фундаментальных «силы природы», которые точнее называются силами фундаментального взаимодействия: электромагнетизм, гравитация, сильное ядерное взаимодействие и слабое ядерное взаимодействие. Согласно стандартной модели, все силы, кроме гравитационной, взаимодействуют между собой. Это побуждает ученых стремиться найти новую, пятую фундаментальную силу взаимодействия, которая могла бы позволить прямо наблюдать за темной материей.

Опубликованного эксперимента оказалось недостаточно, чтобы доказать существование нового взаимодействия. Аномальное явление на сегодняшний день может быть вызвано новой частицей материи или безмассовым возбудителем неизвестного взаимодействия.

Проведенный эксперимент

Эксперимент был проведен в Венгерской Научной Академии учеными, которые давно занимаются поисками «темных фотонов» - частиц, взаимодействующих с темной материей. Аномалия в ядерном распаде бериллия, наблюдаемая в ходе эксперимента, оказалась частицей с массой в 30 раз больше электрона.

Если эта частица обладает способностью провоцировать новое взаимодействие, то открытие может оказаться революционным. Не только обнаружится предсказанная «пятая сила», но эта сила потенциально сможет объединить известные взаимодействия и темную материю. Подобное объединение значительно расширит наше понимание Вселенной и физических процессов, происходящих в ней.

Конечно, одного эксперимента и теоретической модели недостаточно, чтобы поверить в существование нового фундаментального взаимодействия. Нужно провести еще немало исследований и экспериментов, а также сформулировать новую теорию, соединяющую в себе стандартную модель и новую силу. К счастью, аномальная частица сравнительно стабильна и может прямо наблюдаться большинством заинтересованных ученых.

Мир физики гудит, обсуждая возможное открытие пятой фундаментальной силы, действующей наравне с гравитацией, электромагнетизмом, а также сильным и слабым ядерным взаимодействием.

Затравкой стал необычный пик, который увидела команда венгерских физиков. Вообще-то они искали одного из кандидатов в частицы тёмной материи - так называемый . Для этого брался кусок лития-7, который облучали протонами относительно небольшой энергии. В результате получали изотоп бериллий-8 в возбуждённом состоянии. Такой изотоп может излучить или фотон, или пару электрон-позитрон.

Необычный пик наблюдается под углом около 140 градусов и только для протонов с энергиями 1,10 и 1,04 МэВ.

В эксперименте следили за тем, под каким углом вылетают электрон и позитрон. Ожидалось, что чем больше угол между ними, тем меньше таких пар. Но оказалось, что под углом 140 градусов чуть больше частиц, чем под соседними. Такой пик можно объяснить, если ввести существование не известного ранее бозона - его сейчас называют просто бозоном X. Авторы изначального эксперимента надеются, что это и есть тот тёмный фотон, который они искали. Эксперимент шёл более трёх лет и был опубликован в архиве в прошлом году.

А в апреле этого года в архиве появилась теоретическая статья американской группы, которая предложила не менее изящное объяснение - этот бозон это переносчик неизвестного ранее пятого фундаментального взаимодействия. В поддержку своего мнения они там ещё привели пару нестыковок в других экспериментах, которые тоже можно объяснить этой гипотезой.

Проблема, однако, в том, что пока больше никто венгров не проверил, хотя работы вроде идут. А у них там довольно странная штука: пик на 140 градусах видно только если бериллий-8 рождается протонами с энергией 1,10 и 1,04 МэВ. Если же он рождается протонами с энергией 1,2 или 0,8 МэВ, то пик волшебным образом пропадает.

Ну и странно, конечно, что такую лёгкую частицу (а бозон X имеет массу раз в 50 меньше массы протона), не замечали в экспериментах раньше.

В общем, как обычно в таких ситуациях, пока рано вестись на хайп. Будем ждать будущих экспериментов от независимых групп. Ну а теоретики, конечно, пока будут рождать гипотезы одну причудливее другой, пока полёт их фантазии не будет ограничен новыми экспериментальными данными.

МОСКВА, 26 мая - РИА Новости. Ученые из Венгрии нашли намеки на существование физики за пределами Стандартной модели устройства микромира. Они открыли свидетельства наличия не четырех, а пяти фундаментальных сил природы, сообщает новостная служба журнала Nature.

В конце прошлого года Атилла Краснахоркаи (Attila Krasznahorkay) из Института ядерной физики Венгерской академии наук в Дебрецене и его коллеги опубликовали статью, в которой они рассказали о необычных результатах наблюдений за тем, что происходит при переходе атома бериллия-8 из возбужденного в нормальное состояние при синтезе бериллия во время бомбардировки листа лития протонами.

Как рассказывают ученые, при определенных обстоятельствах этот процесс приводит к рождению не фотонов, а пар электрон-позитрон, своеобразных нестабильных мини-атомов из частиц материи и антиматерии. Сам по себе этот факт не является необычным - такие процессы происходят в природе и в космосе регулярно. Удивительным было то, как происходило рождение этих частиц.

Поставить электроны в угол

Стандартная модель физики предсказывает, что частота появления подобных пар будет сильно зависеть от того, под какими углами будут разлетаться формирующиеся электроны и позитроны - чем больше этот угол, тем меньше должно возникать "атомов" позитрония, как называют такие конструкции ученые.

К большой неожиданности Краснахоркаи и его коллег, происходило нечто иное - когда угол разлета приближался к отметке в 140 градусов, число электрон-позитронных пар резко вырастало. Это указало на то, что в данном процессе замешаны некие частицы или силы, выходящие за пределы Стандартной модели.

Как полагают венгерские физики, подобное поведение бериллия-8 связано с тем, что его ядра во время их формирования в листе лития испускают особый сверхлегкий бозон, частицу-переносчик одного из четырех фундаментальных взаимодействий, который распадается на электрон и позитрон.

Краснахоркаи полагает, что данная частица, чья масса составляет примерно 17 МэВ (мегаэлектронвольт), является так называемым "темным фотоном" - переносчиком электромагнитных взаимодействий, способных влиять на поведение частиц темной материи.

Протонофобия

Подобные заявления и результаты экспериментов привлекли внимание теоретиков из университета Калифорнии в Ирвине (США), которые считают, что команде Краснахоркаи удалось открыть нечто большее - пятую фундаментальную силу , которая воздействует на материю наравне с гравитацией, электромагнетизмом, слабыми и сильными ядерными силами.

"В исходной экспериментальной работе, на которой основаны эти теоретические построения, говорится о том, что наблюдения за переходами между возбужденными состояниями атома бериллия-8 дают результаты, расходящиеся с нынешним теоретическим описанием. Всяческие отклонения в ядерной физике возникают регулярно, поскольку адекватно сосчитать спектр возбуждений ядер, путь даже легких, крайне тяжело", — прокомментировал исследование Игорь Иванов, известный российский физик и популяризатор науки.

Как пишет Иванов, схожие необъяснимые всплески и аномалии находили и раньше в ходе наблюдений за поведением нейтрино и в ходе экспериментов на БАК, которые впоследствии "рассасывались" по мере накопления данных и повышения точности детекторов.

"Поэтому и в этом случае это практически гарантированно плохо описываемый эффект ядерной физики. Ну а теоретическая статья, по которой написана заметка в Nature News, это просто стандартная для теоретиков работа — предположим, что отклонение реально, и поспекулируем на тему, какая это могла бы быть "новая физика". Они имеют на это право", — заключает ученый.