Невідома сила природи існує: фізики виявили в атомах щось несподіване

Фізики розпочали пошук невідомої частинки, яка може бути переносником п'ятої сили природи, яка могла б допомогти розкрити таємницю темної матерії. Експерименти показали натяк на існування нової фізики під час дослідження атомів. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Letters, пише SciTechDaily.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стандартна модель фізики елементарних частинок пропонує точний опис фундаментальних компонентів, які формують усю видиму матерію, включно з частинками, з яких складається все навколо нас, і ми самі. Вона також визначає основні сили природи, які керують взаємодіями між елементарними частинками. Але ця модель не може пояснити абсолютно все, зокрема природу темної матерії.

• Невидима темна матерія, яка займає більшу частину маси Всесвіту, є однією з найбільших загадок, і її існування підтверджується тільки гравітаційним впливом, який вона чинить на видиму звичайну матерію.

П'ята сила природи

Щоб пояснити природу темної матерії, фізики припустили, що існує п'ята сила природи, яка існує поряд із відомими чотирма фундаментальними силами Всесвіту: гравітацією, електромагнетизмом, сильною і слабкою взаємодією.

Фізики припускають, що невідома п'ята сила природи ймовірно існує між нейтронами в ядрі атома та електронами, які обертаються навколо нього. А переносником п'ятої сили ймовірно є невідома елементарна частинка.

Для перевірки цієї теорії фізики використовували атомну спектроскопію, щоб вивчити атом із найвищою точністю. Учені припустили, що якщо п'ята сила справді існує в атомі, то її величина пропорційна до числа нейтронів в атомному ядрі. Тому фізики під час експерименту використовували ізотопи кальцію для виявлення ознак невідомої сили.

• Ізотопи — це версії одного й того самого атома, які відрізняються тільки числом нейтронів в атомному ядрі. Це означає, що ізотопи мають однакову кількість протонів і електронів і, отже, хімічно ідентичні, але кожен із них має різну масу.

Натяк на нову фізику

Загальна сила, яку відчувають електрони в різних ізотопах, має трохи відрізнятися через різну кількість нейтронів, якщо п'ята сила існує. Це можна виміряти, вивчивши енергетичні рівні електронів. П'ята сила повинна викликати невеликий зсув у рівнях енергії між різними ізотопами кальцію.

Фізики використовували п'ять стабільних ізотопів кальцію, кожен з яких містив 20 протонів, але число нейтронів варіювалося від 20 до 28. У результаті невеликі зсуви в рівнях енергії електронів були виявлені і їх не можна повністю пояснити відомими силами.

Але вчені кажуть, що не можна поки стверджувати, що було виявлено нову фізику, хоча натяки на можливу п'яту силу вже з'явилися. Але ніхто не знає, який вплив вона може чинити, а тому залишається багато невизначеності.

Фізики кажуть, що у них є можливість встановити межі можливих значень маси і заряду гіпотетичної частинки, яка є переносником п'ятої сили. Вчені продовжать свої експерименти, які можуть призвести до відкриття невідомої нової сили Всесвіту.

Як уже писав Фокус, фізики змогли розгадати давню таємницю і це відкриття має вирішальне значення для астрофізики і для квантових технологій.

Також Фокус писав про те, що китайський зонд зробив приголомшливий знімок Землі і Місяця з космосу. Зонд "Тяньвень-2" продовжує свою подорож у космосі, щоб у підсумку наблизитися до дивного навколоземного астероїда, а потім вивчити не менш дивну комету.