اخبار مهم
Home / علم و تکنولوژی / فیزیکدانان نیروی بنیادی پنجم را شناسایی کرده‌اند؟

فیزیکدانان نیروی بنیادی پنجم را شناسایی کرده‌اند؟

دانشمندان به تازگی با انجام آزمایش‌هایی، خبر از احتمال وجود نیروی بنیادی پنجم داده‌اند.

علم فیزیک در پاره‌ای از موارد می‌تواند بسیار پیچیده باشد، اما یکی از ساده‌ترین و سرراست‌ترین جنبه‌های این علم، آن است که همه چیز در جهان هستی تنها توسط چهار نیروی بنیادی گرانشی، الکترومغناطیسی و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف کنترل می‌شوند.

اما در حال حاضر به نظر می‌رسد که احتمالا فیزیکدانان در مجارستان شواهدی مبنی بر وجود یک نیروی مرموز پنجم در طبیعت یافته‌اند. چنانچه این یافته‌ها تایید شوند، این موضوع بدان معنی است که ما باید در خصوص درک خود نسبت به ساز و کار جهان هستی تجدید نظر کنیم.

قبل از آن که به این موضوع بپردازیم، اجازه بدهید تا برای لحظاتی در خصوص چهار نیروی بنیادی یاد شده بحث کنیم، چرا که این نیروها بسیار پراهمیت هستند. آنها یک بخش بنیادی از مدل استاندارد فیزیک به شمار رفته و وجود تمام ذرات موجود در جهان هستی و رفتار آن‌ها را توجیه می‌کنند.

به ترتیب مقیاس، نیروی گرانش مسئول نگه داشتن سیارات و کهکشان‌ها در کنار یکدیگر است و نیروی الکترومغناطیسی نیز وظیفه‌ی نگه داشتن مولکول‌ها در کنار هم را بر عهده دارد.

رایان مندلبام از وب‌سایت Popular Science می‌گوید:

    در پایین‌ترین سطح دو نیروی قوی و ضعیف هسته‌ای قرار می‌گیرند. نیروی قوی هسته‌ای به عنوان عامل نگهدارنده در هسته‌های اتمی عمل می‌کند و نیروی ضعیف هسته‌ای نیز در واپاشی رادیواکتیو برخی اتم‌ها نقش دارد. این نیروها کم و بیش در توجیه پدیده‌های فیزیکی قابل مشاهده نقش دارند.

شواهد مبنی بر وجود نیروی پنجم برای نخستین بار سال گذشته توسط یک تیم تحقیقاتی از آکادمی علوم مجارستان مشاهده شد. در گزارش این تیم آمده است که آنها با شلیک پروتون به سمت لیتیوم – ۷، نوع جدیدی از بوزون فوق سبک را شناسایی کرده‌اند که تنها ۳۴ برابر سنگین‌تر از یک الکترون است.

اگرچه این دستاورد بسیار هیجان‌انگیز به نظر می‌رسد، اما با این حال این مقاله عمدتا نادیده گرفته شده بود، تا آنکه ماه گذشته یک تیم تحقیقاتی در ایالات متحده، نسخه‌ی پیش از چاپ نتایج آنالیز خود از این داده‌ها را در وب‌سایت arXiv منتشر کردند.

تیم تحقیقاتی آمریکایی زیر نظر جاناتان فنگ از دانشگاه کالیفرنیا، نشان داد که داده‌های بدست آمده با آزمایش‌های قبلی در تضاد نیست و بوزون جدید در واقع می‌تواند حامل نیروی بنیادی پنجم باشد. در این مرحله بود که نظر جامعه‌ی علمی به نتایج این آزمایش جلب شد.

لازم به ذکر است که این مقاله تا کنون مورد بازنگری همتراز قرار نگرفته است، بنابراین در حال حاضر نمی‌توانیم بیش از حد در خصوص این یافته‌ها هیجان زده باشیم، اما با این وجود، مقاله در دسترس عموم قرار گرفته و سایر فیزیکدانان نیز می‌توانند نتایج آن را مورد بررسی قرار داده و یافته‌های خود را نیز به آن اضافه کنند و این همان چیزی است که در حال رخ دادن است.

بر اساس گزارش مجله‌ی نیچر، پژوهشگران در سراسر جهان در حال انجام آزمایش‌هایی به منظور بررسی صحت و سقم یافته‌های تیم تحقیقاتی مجارستانی هستند و ما می‌توانیم انتظار انتشار نتایج این آزمایشات را در یک سال آینده داشته باشیم.

اما احتمالا این سوال به ذهن شما نیز خطور کرده است که چگونه یک بوزون فوق سبک می‌تواند با وجود نیروی بنیادی جدیدی مرتبط باشد؟

این نخستین باری نیست که پژوهشگران مدعی به شناسایی نیروی بنیادی پنجم شده‌اند (حتی یک صفحه‌ی ویکیپدیا نیز در خصوص احتمال وجود نیروی پنجم ساخته شده است)، اما پژوهش‌ها در این خصوص نیز بسیار شدت گرفته است. بسیاری از دانشمندان معتقدند، ممکن است ذره‌ای موسوم به “فوتون تاریک” وجود داشته باشد که حامل نیروی جدیدی است که می‌تواند ماده‌ی تاریک (ماده‌ای نامرئی که بیش از ۸۰ درصد جرم جهان هستی را به خود اختصاص داده است) را توضیح دهد.

این همان چیزی است که تیم مجارستانی زیر نظر فیزیکدان، آتیلا کراژناهورکای به دنبال آن بودند. برای انجام این کار، آنها به اهدافی با ضخامت کم و جنسی از لیتیوم – ۷، پروتون شلیک کردند، در نتیجه‌ی این برخورد، هسته‌ی ناپایدار بریلیوم – ۸ ایجاد شد و در نهایت این هسته‌ها به صورت جفت‌های الکترون و پروتون واپاشیده شدند.

ادوین کارتلیج در مجله‌ی نیچر می‌نویسد:

    با توجه به مدل استاندارد، فیزیکدانان باید شاهد کاهش تعداد جفت‌ها در حین افزایش زاویه‌ی جدایش مسیر الکترون و پوزیترون باشند.

اما این چیزی نبود که تیم یاد شده مشاهده کردند، در حدود زاویه‌ی ۱۴۰ درجه، تعداد این جفت‌ها جهش کرد و باعث بوجود آمدن یک برآمدگی در دیاگرام شد و در نهایت مجددا در زوایای بالاتر دچار کاهش شد.

بر اساس گفته‌های کراژناهورکای و تیم تحت هدایت وی این “برآمدگی” نشانی از وجود یک ذره‌ی جدید است. طبق محاسبات آن‌ها جرم این ذره‌ی جدید در حدود ۱۷ مگا الکترون ولت است، این عدد، جرم مورد انتظار برای فوتون تاریک نیست، اما می‌تواند نشانی از وجود چیزی کاملا متفاوت باشد.

کراژناهورکای به مجله‌ی نیچر می‌گوید:

ما در خصوص نتایج آزمایشات خود بسیار خوش‌بین هستیم.

او می‌گوید احتمال آن که این برآمدگی، خلاف قاعده باشد، در حدود ۱ در ۲۰۰ میلیارد است، اما به خاطر داشته باشید که تا کنون هیچ تیم دیگری این موضوع را تایید نکرده است.

تیم تحقیقاتی فنگ در ایالات متحده این آزمایش را مجددا انجام نداده است و صرفا از محاسبات انجام شده، به منظور بررسی تایید این موضوع استفاده کرده است که حداقل از لحاظ نظری، بوزون فوق سبک شناسایی شده توسط کراژناهورکای می‌تواند حامل نیروی بنیادی جدید باشد.

مانند تمام دانشمندان، جامعه‌ی فیزیک در مورد این ادعاها تا کنون بسیار مردد بوده است، به خصوص که مشاهده‌ی بوزون فوق سبک، بسیار غیر منتظره بوده است.

جسی تایلر از دانشگاه MIT در این خصوص به مجله‌ی نیچر می‌گوید:

چنانچه من مجاز به اعمال تغییراتی در مدل استاندارد بودم، این قطعا اولین چیزی نبود که من به مدل یاد شده اضافه می‌کردم، شاید این اولین نگاه اجمالی ما به علم فیزیک، فراتر از جهان قابل رویت، باشد. اگر جامعه‌ی بین‌المللی تحقیقاتی به وعده‌ی خود عمل کرده و سال آینده داده‌های بیشتری را برای آنالیز، در اختیار ما قرار دهد، احتمالا تا رسیدن به حقیقت زمان زیادی باقی نمانده باشد.

منبع sciencealert
ترجمه: زومیت