Fizycy mogli trafić na ślad nowej, piątej siły w przyrodzie. Wyjaśniamy, dlaczego to ważne

Katarzyna Florencka
Wszystko, co istnieje w naszym Wszechświecie, na najbardziej podstawowym poziomie podlega działaniu zaledwie czterech sił. To dzięki nim poszczególne cząstki łączą się w atomy, a z nich w nasze ciała. Bez nich gwiazdy i planety nie oddziaływałyby na siebie, a kosmos jaki znamy generalnie rzecz biorąc w ogóle nie miałby szans zaistnieć. Te cztery oddziaływania są dla naukowców absolutną podstawą wszystkiego. A teraz natrafili na ślady potencjalnej piątej siły fundamentalnej.
Fizycy natrafili na ślad nowej cząstki X17, która mogłaby przenosić nieznany dotychczas, piąty typ fundamentalnej siły we Wszechświecie. Fot. 123rf.com
Co jednak ciekawe, nie jest to pierwszy raz, kiedy fizycy znaleźli wskazówki na istnienie nowego typu oddziaływań. Węgierski fizyk Attila Krasznahorkay i jego zespół badawczy już w 2016 r. wzbudzili spore zainteresowanie środowiska naukowego. Poinformowali wówczas o zaobserwowaniu nowej, nieznanej cząstki, którą określają dzisiaj mianem X17.

Klucz do mrocznych materii
Co jest jednak tak ekscytującego w tej potencjalnej nowej cząstce i jak jej wykrycie łączy się z oddziaływaniami fundamentalnymi?

Otóż trzeba pamiętać, że cztery fundamentalne siły są dla dzisiejszej fizyki niezwykle ważne. Dwie z tych sił odczuwamy w naszym codziennym życiu: są to grawitacja oraz oddziaływanie elektromagnetyczne. Dwa pozostałe – tzw. oddziaływanie silne i słabe – funkcjonują na poziomie atomowym. Zakłada się, że każda z tych sił przenoszona jest za pomocą jej "własnych" cząstek (naukowcom wciąż jeszcze nie udało się zaobserwować hipotetycznego grawitonu, który miałby odpowiadać za grawitację).


Cząstka X17 mogłaby pośredniczyć właśnie w przenoszeniu piątego, nieznanego nam jeszcze oddziaływania podstawowego. Powstaje jednak pytanie: co takiego miałoby tutaj ze sobą oddziaływać?

Przechodzimy tutaj do jednej z wielkich tajemnic fizyki. Wszystko to, co nas otacza i co jesteśmy w stanie w jakiś sposób wykryć, stanowi bowiem mniej niż 5 proc. całej masy Wszechświata. A co z resztą? No właśnie nie do końca wiadomo.

Ocenia się, że ok. 68 proc. kosmosu wypełnia "ciemna energia", dzięki działaniu której Wszechświat się rozszerza. Z kolei ok. 27 proc. masy wszystkiego, co istnieje, to tzw. ciemna materia – rodzaj materii, której nie jesteśmy w stanie wykryć za pomocą dostępnych nam metod.

X17 miałaby przenosić oddziaływania właśnie pomiędzy materią widzialną a ciemną materią. Gdyby to się potwierdziło – byłaby to prawdziwa rewolucja w naszej wiedzy i potencjalnie otwarłoby możliwość doświadczalnego wykrycia ciemnej energii.

Dziwne wyniki
Po wydaniu artykułu opisującego wyniki badań, które doprowadziły naukowców do postawienia hipotezy o nowej cząstce, Krasznahorkay i jego grupa badawcza kontynuowali swoje prace.

Analizując zachowanie wzbudzonego jądra helu, znaleźli oni podobne nieprawidłowości w zachowaniu par elektronów i pozytronów co kilka lat wcześniej. Zespół obliczył, że wyniki te mogłyby być wyjaśnione, gdyby jądro helu wyemitowało również ekstremalnie krótko istniejącą cząstkę o masie nieco poniżej 17 megaelektronowoltów. Dla uproszczenia nazwali ją właśnie X17.

Uwaga jednak: nowa praca Krasznahorkaya i jego grupy nie została jeszcze opublikowana w piśmie naukowym – co oznacza, że nie przeszła tzw. procedury peer review, w której kilku niezależnych od siebie specjalistów ocenia wartość naukową artykułu. Na razie wstępna wersja artykułu została umieszczona na portalu arXiv – jest to bardzo popularne rozwiązanie wśród fizyków, którzy w ten sposób sondują pierwsze reakcje środowiska na swoje pomysły.