فیزیک دانان پنجمین نیرو در علم فیزیک را کشف کردند

پژوهش های گروهی از محققان مجارستانی نشان دهنده وجود نیروی پنجم در علم فیزیک است. آنها با بررسی یک اتم تهییج شده هلیوم ذره ای جدید کشف کرده اند که رفتار عجیبی دارد.

علم فیزیک به طور کلی بر ۴ نیروی گرانش، الکترومغناطیسم، نیروی هسته ای ضعیف و نیروی هسته ای قوی متمرکز است.

علم فیزیک چیست؟

فیزیک (به زبان یونانی دانش طبیعت) علم مطالعهٔ خواص طبیعت است.

فیزیک از مفاهیمی مانند انرژی، نیرو، جرم، بار الکتریکی، جریان الکتریکی، میدان الکتریکی، الکترومغناطیس، فضا، زمان، اتم و نورشناسی استفاده می‌کند.

هدف اصلی علم فیزیک بررسی و تحلیل طبیعت است و همواره این علم در پی آن است که رفتار طبیعت را در شرایط گوناگون درک و پیش‌بینی کند.

علم فیزیک به طور کلی بر ۴ نیرو متمرکز است که جهان و تمام محتویات آن را از تولید گرما در خورشید تا شیوه کارکرد لپ تاپ کنترل می کنند. این نیروها عبارتند از گرانش، الکترومغناطیسم، نیروی هسته ای ضعیف و نیروی هسته ای قوی.

اما اکنون تحقیقی جدید نشان دهنده یک نیروی تازه در علم فیزیک است.

این اولین باری نیست که پژوهشگران از وجود چنین نیرویی سخن می‌‌گویند.

چند سال پیش نیز آن‌‌ها آثاری از این نیروی مرموز را در حین واکنش فروپاشی ایزوتوپ بریلیوم مشاهده کرده بودند.

حال همان تیم از پژوهشگران نمونه‌‌ی دیگری از آثار این نیرو را مشاهده کرده‌‌اند.

نیروی پنجم فیزیک

آتیلا کرازناهورکی و همکارانش از مؤسسه‌‌ی تحقیقات هسته‌‌ای مجارستان متوجه پدیده‌‌ای عجیب در خلال آزمایش‌‌های سال ۲۰۱۶ شدند که نشان دهنده وجود نیروی پنجم فیزیک است.

آن‌‌ها حین تجزیه‌‌ و تحلیل نورهای ساطع‌‌شده از فرایند فروپاشی بریلیوم ۸ (در حالت برانگیخته) با نشانه‌‌هایی از وجود نیرویی ناشناخته مواجه شدند.

پژوهشگران دریافتند اگر این نور به‌‌اندازه‌‌ی کافی قدرتمند باشد، از آن یک ذره‌‌ی الکترون و یک ذره‌‌ی پوزیترون ایجاد خواهد شد که در یک زاویه‌‌ی قابل‌‌اندازه‌‌گیری یکدیگر را دفع کرده و از هم دور خواهند شد.

براساس قانون تبدیل انرژی، با افزایش سطح انرژی نوری که این دو ذره را ایجاد می‌‌کند، زاویه‌‌ی میان آن‌‌ها باید کاسته شود.

این دست‌کم چیزی بود که از لحاظ آماری انتظار آن می‌‌رفت. اما نکته‌ی عجیب ماجرا اینجا است که مشاهدات کرازناهورکی و همکارانش با این انتظارات در تعارض بود.

با وجود همخوانی در زاویه‌‌ی حرکت، پژوهشگران دریافتند که تعداد الکترون‌‌ها و پوزیترون‌‌های جداشده در زاویه‌‌ی ۱۴۰ درجه با افزایش غیرمنتظره‌‌ای مواجه شده است.

این مطالعه به‌‌قدری موجه به‌نظر می‌‌رسید که دیری نپایید توجه سایر پژوهشگران جهان نیز به‌‌سوی احتمال کشف یک ذره‌‌ی کاملا جدید جلب شد؛ ذره‌‌ای که شاید بتواند توضیحی برای علت بروز این پدیده‌‌ی عجیب ارائه کند.

ذره‌‌ی جدید برخلاف تمامی کشفیات پیشین دارای ویژگی‌‌هایی بود که می‌‌توانست آن را در رده‌‌ی انواع کاملا جدیدی از بوز‌‌ون‌‌های بنیادین جای دهد.

محققان در این پژوهش به طور دقیقی تهییج یک اتم هلیوم و انتشار نور هنگام فروپاشی آن را بررسی کردند.

در این فرایند ذرات با زاویه ای عجیب (۱۱۵ درجه) از یکدیگر جدا شدند. این رویداد براساس قوانین فعلی فیزیک قابل توضیح نیست.

به گفته آتیلا کرازناهورسکی این دومین باری بود که او و همکارانش ذرات جدیدی به نام X۱۷ را رصد می کردند.

دلیل نامگذاری این ذرات آن بود که حجم هر یک از آنها ۱۷ مگا الکترون ولت است.

او می گوید: X۱۷ احتمالا یک ذره است که جهان فعلی را به ماده تاریک پیوند می دهد.

::ری را پیشنهاد می کند مطلب مربوط به “کشف جهان های موازی” را مطالعه کنید.

آنچه پژوهشگران می‌‌گویند، به هیچ‌‌وجه ادعای کوچکی به‌‌شمار نمی‌‌آید.

ما تاکنون تنها از وجود چهار نیروی بنیادین مطلع بودیم که در سه مورد از آن‌‌ها، بوزون‌‌ها مسئول ربایش و رانش شناخته شده‌‌اند.

درمورد جاذبه، ذره‌‌ای فرضی به‌‌نام گراویتون مسئول اعمال نیرو شناخته شد؛ با این حال، هنوز پژوهشگران نتوانسته‌‌اند نشانه‌‌ای از وجود آن بیابند.

از آنجا که بوزون جدید دارای جرمی کاملا مشخص (معادل با ۱۷ مگاالکترون‌‌ولت یا ۳۳ برابر جرم یک الکترون) و نیز طول عمری کوتاه (معادل ۱۴-۱۰ ثانیه) است، نمی‌‎توان هیچ‌‌یک از نیروهای چهارگانه‌‌ی فعلی را درمورد آن صادق دانست.

این همان موضوعی است که موجب شد گمانه‌‌زنی‌‌ها درباره‌‌ی وجود نیروی بنیادین پنجم فیزیک شکل جدی‌‌تری به خود بگیرد.

بدین‌‌ترتیب، تمامی شواهد حاکی از آن هستند که بوزون جدید باید حامل نیروی پنجم کاملا جدیدی باشد. اما طبیعی است که دنیای فیزیک رغبت چندانی برای پذیرش این موضوع به‌‌عنوان یکی از واقعیات تازه ندارد.

کشف یک ذره‌‌ی تازه خبر بسیار مهمی محسوب می‌‌شود که همواره زیر ذره‌‌بین بررسی‌‌های موشکافانه‌‌ی کارشناسان قرار می‌‌گیرد؛ تعجبی ندارد که این بررسی‌‌ها خیل عظیمی از آزمایش‌‌های تکرارپذیر را به‌‌دنبال خواهد داشت.

خوشبختانه علی‌‌رغم چنین کشف بزرگی، کرازناهورکی و همکارانش طی سال‌‌های گذشته نیز بیکار ننشسته‌اند. از آن زمان تاکنون توجه تیم از موضوع فروپاشی بریلیوم ۸ به گذار حالت انگیختگی هسته‌‌ی هلیوم معطوف شده است.

مشابه با کشف پیشین، پژوهشگران بار دیگر جفت ذره‌‌هایی از الکترون و پوزیترون را مشاهده کردند که در زاویه‌‌ای نامتعارف و خارج از انتظارات مدل پیشین از یکدیگر دور می‌‌شدند. این‌‌بار اعداد و ارقام زاویه‌‌ای نزدیک به ۱۱۵ درجه را نشان می‌‌داد.

پژوهشگران باکمک یک روش بازگشتی محاسبه کردند که هسته‌‌ی هلیوم احتمالا یک بوزون با عمری کوتاه و جرمی کمتر از ۱۷ مگاالکترون‌‌ولت تولید کرده است.

آن‌‌ها به‌‌منظور سادگی بیش‌‌تر این ذره را X17 نام‌‌گذاری کردند. با این حال، ذره‌‌ی یادشده هنوز فاصله‌‌ی زیادی تا معرفی به‌‌عنوان یک ذره‌‌ی رسمی دارد که بتوان آن را در یکی از مدل‌‌های ماده به‌‌کار گرفت.

اگر درنهایت امر، این زیرذره‌‌ی اتمی مرموز هم در زمره‌‌ی سایر اشتباهات آزمایشگاهی قرار نگیرد، می‌‌توان گفت کنش‌‌های میان این بوزون با نوترون ممکن است نشانه‌‌ای از وجود نیرویی باشد که هیچ شباهتی به نیروهای چهارگانه‌‌ی فیزیک نخواهد داشت.