A Kaliforniai Egyetem (UCI) kutatóinak tanulmánya szerint létezhet egy eddig ismeretlen szubatomi részecske, ami az ötödik alapvető (természeti) erő létezésére utalhat. A Physical Review Letters szaklapban megjelent tanulmányhoz a Magyar Tudományos Akadémia kutatóinak munkáját is felhasználták.
„Évtizedeken át hittük, hogy négy alapvető erő létezik: a gravitáció, az elektromágnesesség, illetve a gyenge és erős nukleáris erő. Ha a további kísérletek is megerősítik, egy ötödik alapvető erő felfedezése teljesen megváltoztathatja az univerzummal kapcsolatos ismereteinket, ami az erők egyesítéséről és a sötét erőről alkotott nézeteinkre is kihat” – mondta Jonathan Feng, a Kaliforniai Egyetem asztrofizika-professzora.
A UCI kutatói egy 2015 közepén végzett tanulmányból indultak ki. A Magyar Tudományos Akadémia atomfizikusai a sötét anyag létezését bizonyító, úgynevezett sötét fotonokat kerestek. A magyar kutatók észleltek egy radioaktív bomlási anomáliát, amiből arra következtettek, hogy létezik egy könnyű részecske, ami csupán 30-szor nehezebb egy elektronnál.
„A kísérletet végző kutatók nem jelenthették ki, hogy egy új alapvető erőt fedeztek föl. Egyszerűen csak megfigyeltek egy eseménysorozatot, ami egy új részecske létezésére utalhat, de nem világos, hogy anyagot alkotó vagy erőt hordozó részecskéről van szó” – mondta Feng.
A UCI tudósai a magyar kutatók munkája mellett más, a témában végzett kísérletek adatait is elemezték. A vizsgálati eredmények azonban nem kedveztek sem az anyagot alkotó részecske, sem a sötét foton elméletének. Ehelyett előálltak egy új elmélettel, ami az összes kutatási eredményt szintetizálja; mindez egy eddig ismeretlen, ötödik alapvető erő létezését sejteti.
A kutatók szerint az új részecske egy úgynevezett protofób X bozon lehet. Míg az elektromos erő hagyományosan a protonokra és az elektronokra is hat, ez a bozon csak az elektronokkal és a neutronokkal lép kölcsönhatásba – és csak rendkívül korlátozott mértékben. „Nincs más bozon, ami ilyen jellemzőkkel bírna. Néha csak X bozonnak hívjuk, ahol az X ismeretlent jelent” – mondta Timothy Tait, a tanulmány társszerzője.
Fontos: az X bozon nem azonos az X részecskével, amitől a szakértők szintén a standard fizikai modell megdöntését várták, de nem az elméletet alátámasztó ismételt kísérletek nem hozták meg a várt eredményt.
Feng további kutatásokat sürget. Mint elmondta, a részecske nem túl nehéz; a laboratóriumok már az ötvenes-hatvanas években is biztosítani tudták az előállításához szükséges energiát. Hogy mostanáig nem észlelték, annak az az oka, hogy nagyon gyenge kölcsönhatást vált ki. Viszont, mivel a részecske igen könnyű, a világ számos kutatócsoportja a nyomába eredhet, főleg most, hogy már tudják, mit is kell keresniük.