Atomi szintű eltérések árulhatják el az ötödik, alapvető erő létezését

A fizika négy alapvető erőt ismer: a gravitációt, az elektromágnesességet, valamint a gyenge és erős kölcsönhatásokat. Az utóbbi évtizedekben azonban egyre több kutató keresi a standard modell határait, hátha új, eddig ismeretlen kölcsönhatásra bukkannak. Egy nemzetközi kutatócsoport most egy olyan, atomi szinten észlelt eltérést talált, amely akár egy ötödik természeti erő létezésére is utalhat.

Hol lehet az ötödik erő?

A standard modell sikeresen írja le a részecskefizika legtöbb jelenségét, de vannak magyarázatra váró kérdések, mint például a sötét anyag, a sötét energia vagy a gravitáció kvantumelmélete. Az IFLScience szerint az új kutatás a kalcium atomjait vizsgálta, különböző izotópokban, hogy feltérképezze az elektronok viselkedését a mag körül.

Atommodell. Kiemelt kép: depositphotos.com

A kutatók öt kalcium izotópot vizsgáltak meg, amelyek ugyanannyi protont, de eltérő számú neutront tartalmaztak. Az elektronok energiaállapotainak változásait, az úgynevezett atomi elektronátmeneteket mérték, amelyek érzékenyek a mag szerkezetére és a benne lévő neutronok számára. Ezeket az adatokat egy úgynevezett King-diagramon ábrázolták, amelyet a standard modell alapján egyértelműen lehetne jósolni.

Nem az történt, amire a kutatók számítottak

A Science Alert cikke szerint az eredmények azt mutatják, hogy az atomi átmenetekben egy apró, de szignifikáns eltérés mutatkozott a várakozásokhoz képest. Ez a különbség lehet egy eddig figyelmen kívül hagyott, ismert fizikai hatás eredménye, de akár egy új, gyenge kölcsönhatás, azaz egy ötödik erő jele is lehet. A kutatók szerint ez az eltérés egyetlen tényezőre vezethető vissza, amely akár egy új kölcsönhatás, egy úgynevezett Yukawa-részecske által közvetített erő is lehet.

Mi lehet az ötödik kölcsönhatás?

Az ötödik kölcsönhatás feltételezett közvetítője egy részecske, amelynek tömege a neutrínónál kisebbtől akár a fel kvarknál is nagyobb lehet. Ez nagyon gyenge, és csak atomi szinten fejti ki hatását, főként az elektronok és a neutronok között. A kutatásnak sikerült pontosabb határokat szabnia arra vonatkozóan, hogy hol kereshető ez az új erő.

Bár a megfigyelt eltérés izgalmas, további kísérletekre és pontosabb számításokra van szükség ahhoz, hogy kizárják az ismert fizikai folyamatokat, vagy megerősítsék az ötödik kölcsönhatás létezését. A mostani eredmények azonban új irányt mutatnak a részecskefizika kutatásában, és segíthetnek megérteni a világegyetem eddig rejtett titkait.

Érdemes elolvasni:

• A kutatók nem tudják megmagyarázni az Antarktisz alatt észlelt, rejtélyes rádiójeleket
• A Naprendszer peremén bukkant kozmikus tűzfalra a NASA
• A kvantumóra, ami az univerzum születésétől máig sem tévedne egy másodpercet sem