کشف شواهد 'قوی' از وجود یک نیروی تازه در طبیعت

فیزیکدان ها می گویند که نشانه های احتمالی یک نیروی بنیادی پنجم در طبیعت را یافته اند، این یافته ها محصول تحقیقاتی است که در آزمایشگاهی در نزدیکی شیکاگو انجام شده است.

کد خبر: ۶۱۱۶۸۱

تاریخ: ۱۹ فروردين ۱۴۰۰ - ۱۵:۲۱

بی بی سی: نیروهای فیزیکی بر لحظه لحظه‌ی زندگی ما حکمفرما هستند: از چسباندن یک مغناطیس به در یخچال بگیرید تا انداختن توپ در حلقه بسکتبال.

همه نیروهایی که ما هر روز تجربه می کنیم را می توان به فقط چهار دسته تقلیل داد: گرانش، الکترومغناطیس، نیروی هسته ای قوی و نیروی هسته ای ضعیف.

اکنون فیزیکدان ها می گویند که نشانه های احتمالی یک نیروی بنیادی پنجم در طبیعت را یافته اند.

این یافته ها محصول تحقیقاتی است که در آزمایشگاهی در نزدیکی شیکاگو انجام شده است.

چهار نیروی بنیادی طبیعت نحوه برهم کنش کلیه اجرام و ذرات موجود در کیهان را تعیین می کنند.

برای مثال گرانش باعث می شود اجرام زمین بیافتند و اجرام سنگین طوری رفتار می کنند که انگار به زمین چسبیده اند.

شورای تسهیلات علوم و فناوری بریتانیا (اس تی اف سی) گفت که این نتایج "شواهدی قوی از وجود یک ذره زیراتمی کشف نشده یا یک نیروی تازه فراهم می کند."

با این حال نتایج آزمایش میوئان جی-۲ هنوز از ضریب اطمینان لازم برای اعلام آن به عنوان یک کشف تازه برخوردار نیست.

درحال حاضر یک در ۴۰ هزار احتمال دارد که این نتیجه یک انحراف آماری باشد - که معادل ۴.۱ سیگما (یک سیستم سنجش اطمینان از نتایج علمی) است. براساس این سیستم اگر احتمال خطا به ۵ سیگما یا یک در ۳.۵ میلیون برسد یک کشف تازه قلمداد خواهد شد.

پروفسور مارک لنکستر از دانشگاه منچستر که محقق ممتاز بریتانیا در این آزمایش بود به بی بی سی گفت: "ما متوجه شده ایم که برهم کنش میوئان ها با مدل استاندارد (نظریه عمدتا پذیرفته شده در مورد رفتار ذرات زیراتمی) سازگار نیست."

او اضافه کرد: "این موضوع آشکارا هیجان انگیز است چون به طور بالقوه به آینده ای با قوانین تازه فیزیک، ذرات تازه و یک نیروی تازه که تا به حال ندیده ایم اشاره دارد."

این یافته آخرین مورد از یک رشته نتایج نویدبخش از آزمایش های فیزیک ذرات در آمریکا، ژاپن، و اخیرا کوبنده بزرگ ذرات هادرون در مرز سوئیس و فرانسه است.

آزمایش تازه در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فِرمی (فِرمیلَب) در باتاویای ایلینوی به دنبال نشانه های یک پدیده تازه در فیزیک می گردد. این کار با مطالعه رفتار ذرات زیراتمی (sub-atomic) به نام میوئان (Muon) انجام می شود.

در جهان ذراتی ریزتر از اتم ها وجود دارد که برخی از این ذرات به اصطلاح زیراتمی از اجزای حتی کوچکتری تشکیل شده اند، درحالی که بقیه را نمی توان به اجزای کوچکتر (ذرات بنیادی) تقسیم کرد.

آزمایش میوئان جی-۲ با ارسال ذراتی دور یک حلقه ۱۴ متری و بعد اعمال میدان الکترومغناطیسی انجام می شود. براساس قوانین شناخته شده فیزیک، که در مدل استاندارد نهفته است، این باید باعث جنبش میوئان ها در حد مشخصی شود.

محققان در عوض متوجه شدند که میوئان ها با سرعتی بیش از حد انتظار به جنبش در می آیند. این ممکن است ناشی از نیرویی در طبیعت باشد که تاکنون کاملا ناشناخته بود.

کسی نمی داند که این نیروی بالقوه به جز نفوذ در رفتار میوئان ها چه اثری دارد.

متخصصان فیزیک نظری همچنین معتقدند که این ممکن است به یک ذره زیراتمی تاکنون ناشناخته مرتبط باشد.

ماه پیش فیزیکدان ها در آزمایشگاه برخورددهنده ذرات هادرون نتایجی را تشریح کردند که آن هم می تواند به وجود ذره یا نیرویی تازه اشاره داشته باشد.

به این ترتیب محققان می گویند اکنون رقابتی برای اثبات اینکه واقعا نیرو یا ذره ناشناخته دیگری در جهان وجود دارد شروع شده است.

علاوه بر نیروی گرانش و الکترومغناطیسی، دو نیروی هسته ای قوی و ضعیف بر رفتار ذرات زیراتمی حکمفرما هستند.

یک نیروی بنیادی تازه ممکن است به حل برخی از بزرگترین معماهای جهان که برای چند دهه عرق دانشمندان را درآورده کمک کند.

برای مثال مشاهده اینکه انبساط جهان درحال سرعت گرفتن است به ماده ای مرموز به نام ماده تاریک نسبت داده می شود. اما برخی محققان قبلا گفته اند که این پدیده ممکن است به دلیل وجود یک نیروی پنجم در طبیعت باشد.