Ученые искали ее во Вселенной, в мантии Земли, в ультра-вакуумных камерах и в гипотетических частицах. Кажется, поиски увенчались успехом и теперь загадка темной материи и темной энергии будет раскрыта.
Найдена загадочная сила, объясняющая аномалии Вселенной
Greg Rakozy / Unsplash

#98: Лучшие материалы «Популярной механики» за 2019 год

Во Вселенной есть четыре известные нам силы: гравитация, электромагнетизм, а также сильные и слабые ядерные взаимодействия. Но ученые ищут доказательства существования новой, неизвестной силы, которая могла бы объяснить некоторые невероятные загадки Вселенной.

То, как эти четыре силы влияют на атомы или галактики, описано во многих научных трудах. Но как быть с тем, что около 95% массы нашей Вселенной состоит из темной материи и темной энергии? Ученые давно подозревали, что существует какая-то пятая сила, которая поможет нам понять космос.

Чтобы объяснить непонятные до сих пор явления, ученые искали доказательства существования пятой силы на протяжении десятилетий. Одни пытались найти ответ в мантии Земли, другие обратились за ответом к частицам, которые сложно обнаружить вблизи плотных объектов, таких как планета, на которой мы живем. Зачем это нужно?

Если бы была открыта такая пятая сила, это было бы исторической вехой, которая расширила бы наши познания и объяснила, почему темная материя и темная энергия более распространены во Вселенной, чем видимые нам предметы — звезды, галактики и наши собственные тела. Но обнаружить непонятную силу непросто, не говоря уже о том, чтобы объяснить, как она вписывается в существующую концепцию Вселенной.

Очередная попытка описать новую силу была предпринята командой ученых, возглавляемой физиком из Института ядерных исследований Венгерской академии наук Аттилой Крашнахоркай. Опубликованное ими исследование еще не рецензировано, но представляет собой новое доказательство существования гипотетического субатомного объекта, названного частица X17. Параметры частицы соответствуют некоторым теориям о пятой силе, связанным с несветящимся веществом.

«Все наши знания о видимом мире могут быть описаны с помощью так называемой Стандартной модели физики элементарных частиц. Однако эта модель не предсказывает наличие частиц, более тяжелых, чем электрон, и более легких, чем мюон. Если кто-то найдет новую частицу в вышеупомянутом окне массы, это будет доказательством нового взаимодействия, не описываемого Стандартной моделью», — говорит Крашнахоркай. Масса частицы X17 составляет 17 мегаэлектрон-вольт (МэВ), что примерно в 34 раза больше, чем масса электрона.

Команда Крашнахоркай впервые озвучила гипотезу о частице X17 несколько лет назад после проведения интересного эксперимента. Исследователи наблюдали, как протоны вызывают превращение изотопа, известного как литий-7, в нестабильный атом, называемый бериллием-8. Когда атомы бериллия-8 распались, они образовали пары электронов и позитронов, которые отталкивали друг друга, разлетаясь под разными углами. Чаще угол составлял 140 градусов (почти в семь раз чаще, чем предсказывала модель), что является удивительным результатом. Аномалия может быть вызвана тем, что частица X17 кратковременно становится побочным продуктом распада бериллия-8.

Это может быть бозон нового типа. «Фотон опосредует электромагнитное взаимодействие, глюон — сильное взаимодействие, а W- и Z-бозоны — слабое взаимодействие, — поясняет Крашнахоркай. — Наша частица X17 должна стать посредником нового взаимодействия, которое является пятым».

Например, ученые считают, что темная энергия причастна к расширению Вселенной — феномену, в результате которого галактики отталкиваются друг от друга по неизвестным причинам. Новое открытие в будущем может дать объяснение данному процессу.