O a cincea forță a naturii – vom încerca să explicăm

Poate că ați văzut săptămâna aceasta câteva titluri despre descoperirea unei a cincea forțe fundamentale a naturii. Poate chiar ați citit puțin despre asta, dar apoi probabil ați renunțat să mai citiți, pentru că… fizica particulelor, cuante, bosoni, purtători de forță…

Apărtați-vă de articole: Suntem aici pentru a vă ajuta.

Dacă vă amintiți ceva din fizica pe care ați învățat-o la școală, este posibil să vă amintiți că există patru forțe fundamentale ale naturii.

Ele sunt, fără o ordine anume, gravitația, electromagnetismul, forța nucleară slabă și forța nucleară puternică.

A cincea? Ar trebui să le știu pe celelalte patru?

Gravitația este destul de ușor de înțeles: orice două lucruri care au masă (atomi, oameni, planete, stele) sunt atrase unul spre celălalt. Cu cât masa este mai mare, cu atât atracția este mai puternică. Simplu ca bună ziua.

Electromagnetismul? Ei bine, este simplu, este electricitatea și magnetismul făcute piure. Da, dar asta nu explică cu adevărat cum funcționează. Forța electromagnetică explică modul în care lucrurile care sunt încărcate electric (pozitiv sau negativ) interacționează unele cu altele. Una dintre cele mai importante concluzii este că o sarcină magnetică poate crea o sarcină electrică și viceversa. Aceste interacțiuni sunt responsabile pentru generarea de energie electrică, ceea ce este un lucru destul de important. Electromagnetismul și modul în care împinge și trage obiectele este responsabil pentru energia din lucruri precum bateriile și magneții, dar include și lumina, care este doar o undă de radiație electromagnetică.

Celelalte două sunt forța nucleară slabă și forța nucleară puternică și, deși ambele sunt mai puternice decât gravitația, ele acționează doar în spațiile minuscule dintre atomi și în spațiile și mai mici unde fizica cuantică începe să facă totul foarte ciudat.

Forța nucleară puternică este, de fapt, cea mai puternică dintre cele patru forțe cunoscute și, practic, lipiciul care leagă totul. Este responsabilă pentru menținerea stabilității protonilor și neutronilor (care împreună cu electronii alcătuiesc atomii) și apoi le permite acestora să se unească în nucleele atomice. Pe de altă parte, forța slabă este responsabilă de descompunerea radioactivă, opusul forței puternice, fiind cea care controlează modul în care lucrurile la nivel nuclear se dezintegrează. Oh, și apropo, este responsabilă pentru fuziune și menține soarele nostru strălucitor și cald.

Acestea sunt cele patru forțe, fără a intra prea mult în detalii despre cum funcționează aceste lucruri.

Și ce ziceți de o a cincea forță?

Dar, trebuie să intrăm puțin în detalii, pentru că trebuie să știm ce face ca gravitația sau oricare dintre celelalte forțe să-și facă de fapt treaba.

Un corp cu masă, începe să se miște ca prin minune spre un alt lucru masiv? Nu, acest lucru este posibil datorită unor lucruri numite particule purtătoare de forță. Purtătorii de forță sunt particulele care transportă informații între lucruri și le spun cum să se comporte. Gândiți-vă la purtătorii de forță ca la niște mici constituții de buzunar pentru fiecare dintre cele patru forțe fundamentale. Ele stabilesc nu numai toate regulile de comportament, ci și forțează forțele (ha) să acționeze după aceste reguli.

Transportatorii de forță pentru gravitație sunt lucruri ipotetice numite gravitoni, iar pentru electromagnetism sunt fotonii. Pentru forța nucleară slabă, purtătorii se numesc particule W și Z, iar pentru forța nucleară puternică, gluoni. Toți acești purtători de forță sunt clasificați ca exemple de bosoni.

Dar anul trecut, un grup de fizicieni de la Academia Maghiară de Științe a observat ceea ce departamentul de fizică al Universității din California la Irvine (UCI) a numit „anomalii derutante în datele lor experimentale”. Ungurii nu erau siguri ce erau aceste anomalii, dar ele indicau existența unui nou tip de particulă de lumină. Cam atât de departe au ajuns. Ei nu au reușit să își dea seama dacă această nouă particulă avea masă sau dacă era un nou tip de boson fără masă, cum ar fi un foton.

Din păcate, parafrazându-l pe Abraham Lincoln, lumea „nu a observat prea mult și nici nu și-a amintit mult timp” de munca oamenilor de știință maghiari.

Excepție făcând o echipă de fizicieni condusă de Jonathan Feng, profesor de fizică și astronomie la UCI. Împreună cu echipa sa, Feng a aruncat o privire asupra muncii maghiarilor, a adunat o serie de alte experimente similare și a decis că maghiarii ar fi putut, de fapt, să fi găsit un nou tip de boson purtător de forță.

„Uneori”, spune Feng, „îl mai numim pur și simplu bosonul X, unde X înseamnă necunoscut”. Dacă au dreptate, o nouă particulă purtătoare de forță înseamnă că trebuie să existe o nouă forță, o a cincea forță fundamentală.

Lucrarea echipelor tocmai a fost publicată în revista Physical Review Letters. „Dacă este adevărat, este revoluționar”, a spus Feng. „Timp de decenii, am știut de patru forțe fundamentale… această descoperire a unei posibile a cincea forțe ar schimba complet înțelegerea noastră asupra universului, cu consecințe asupra unificării forțelor și a materiei întunecate.”

Și nu, nici măcar nu vom ajunge la materia întunecată în acest moment.

Atunci unde s-a ascuns această forță? Feng spune că pur și simplu a fost trecută cu vederea în trecut. „Interacțiunile sale sunt foarte slabe”, spune Feng.

Dar el adaugă: „Există multe grupuri experimentale care lucrează în laboratoare mici din întreaga lume și care pot urmări afirmațiile inițiale, acum că știu unde să caute.”

Acum, ce face și ce înseamnă acest lucru?

Această nouă forță este foarte asemănătoare cu electromagnetismul, dar, potrivit lui Tim Tait, care este coautor al lucrării „în timp ce forța electrică normală acționează asupra electronilor și protonilor, acest boson nou-descoperit interacționează doar cu electronii și neutronii – și la o distanță extrem de limitată.”

Dar sunt necesare mai multe cercetări pentru a determina exact ce înseamnă ACEST lucru în ceea ce privește modul în care funcționează lumea fizică.

Deci, Dacă această nouă forță este confirmată, ce ar însemna aceasta pentru înțelegerea noastră a lumii? Nici măcar Feng nu știe încă. Dar nu duce lipsă de speculații. Ar putea juca un rol în a-i ajuta pe oamenii de știință să găsească Sfântul Graal al fizicii, Marea Teorie Unificată. Această a cincea forță ar putea ajuta la unificarea efectelor forțelor electromagnetică, slabă și nucleară puternică, „manifestări”, spune Feng, „ale unei forțe mai mari, mai fundamentale”.”

Fizicienii visează de mult timp să afle dacă sau cum funcționează împreună electromagnetismul și forțele nucleare puternice și slabe, iar această nouă forță ar putea fi o piesă importantă a acestui puzzle.

Dacă putem dovedi existența acestei a cincea forțe, aceasta ne-ar putea aduce cu o etapă mai aproape de a înțelege cu adevărat cum funcționează universul nostru.

Ai înțeles?