A Fifth Force of Nature – We’ll Try to Explain
今週、自然界の5番目の基本力が発見されたという見出しをいくつか目にしたかも知れませんね。 素粒子物理学、量子、ボソン、フォースキャリア…
記事から離れましょう。
学校で習った物理を少しでも覚えているなら、自然界には4つの基本的な力があることを覚えている可能性があります。
重力はかなり簡単に理解できます。質量を持つ任意の2つのもの（原子、人、惑星、星）は、互いに引き寄せられます。 質量が大きければ大きいほど、引き寄せられる力は強くなります。 簡単です。
電磁気学は？ それは簡単なことで、電気と磁気が混ざったようなものです。 そうですが、それではうまく説明できないのです。 電磁気力は、電気を帯びたもの（正または負）が互いにどのように作用するかを説明します。 磁気を帯びたものが電気を帯びたり、逆に磁気を帯びたものが電気を帯びたりするのです。 このような相互作用は、発電の原因となるもので、これはちょっと大きな問題です。 電磁気学は、物体を押したり引いたりすることで、電池や磁石のようなもののエネルギーを生み出しますが、電磁波の波である光も含まれます。
他の2つは弱い力と強い核力で、どちらも重力より強いのですが、原子と原子の間の小さな空間で作用するだけで、量子物理学がすべてを本当に奇妙にし始めるさらに小さな空間です。 陽子と中性子（電子とともに原子を構成する）を安定に保ち、それらが原子核に結合するのを可能にします。 一方、弱い力は放射性崩壊に関与しており、強い力の反対で、原子核レベルのものがどのように崩壊するかを制御しているのです。
以上、4つの力について説明しましたが、これらの力がどのように働くかについてはあまり深く考えないでください。
しかし、重力や他の力を実際に作用させるものを知る必要があるので、少し雑多になる必要があるのです。 いいえ、それはフォースキャリアー粒子と呼ばれるものによって可能になるのです。 フォースキャリアとは、物事の間に情報を運び、物事の振る舞いを指示する粒子のことです。 力キャリアは、4つの基本的な力のそれぞれについて、小さなポケットのような憲法だと考えてください。 重力は重力子と呼ばれる仮想的なもので、電磁気学では光子と呼ばれるものです。 弱い核力ではW粒子やZ粒子、強い核力ではグルーオンと呼ばれるものが担体となっています。 しかし昨年、ハンガリー科学アカデミーの物理学者のグループが、カリフォルニア大学アーバイン校（UCI）の物理学科が「彼らの実験データに不可解な異常がある」と呼ぶものを目にしたのです。 ハンガリー人たちは、その異常が何であるかはわかりませんでしたが、新しい種類の光の粒子の存在を指し示していたのです。 しかし、その程度で終わってしまった。 残念ながら、エイブラハム・リンカーンの言葉を借りれば、世界はハンガリー人科学者の研究に「ほとんど注目せず、長く記憶もしない」のです。 彼のチームとともに、Feng は、ハンガリー人の研究を見て、他の多くの類似した実験をまとめ、ハンガリー人が実際に新しい種類のフォース キャリア ボゾンを発見した可能性があると判断しました。 もし彼らが正しければ、新しい力のキャリアー粒子は、新しい力、5番目の基本的な力があるに違いありません。
このチームの研究は、Physical Review Letters誌に掲載されました。 「もし本当なら、それは革命的です」と Feng 氏は言います。 「何十年もの間、私たちは4つの基本的な力について知っていました…可能性のある第5の力のこの発見は、力の統一や暗黒物質に影響を与え、宇宙についての理解を完全に変えるでしょう」
では、この力はどこに隠れていたのでしょうか。 Feng は、これまで単に見落とされてきただけだと言います。 「その相互作用は非常に弱いものです」とFeng氏は言います。
しかし、「世界中の小さな研究室で働く多くの実験グループが、どこを見るべきか知っているので、最初の主張を追認することができます」と彼は付け加えます。
この新しい力は、電磁気学と非常によく似ていますが、「通常の電気力が電子と陽子に作用するのに対し、この新発見のボゾンは電子と中性子とだけ、しかも極めて限られた範囲で相互作用する」と、共著者である Tim Tait は言っています。「
しかし、物理世界の仕組みに関して、それが何を意味するのか正確に判断するためには、さらなる研究が必要です。 まだ馮氏でさえ知らない。 しかし、憶測には事欠かない。 科学者が物理学の聖杯である「大統一理論」を見つける手助けをする役割を果たすかもしれないのです。 この第5の力は、電磁気力、弱核力、強核力の効果を統一するのに役立つかもしれない。「より大きな、より基本的な力の現れ」とフェンは言う。「
電磁気力、強い核力、弱い核力がともに働くかどうか、あるいはどのように働くかを解明することは、長い間、物理学者の夢でしたが、この新しい力はそのパズルの大きなピースになるかもしれません。