Начало 1986 года в мире фундаментальной физики произошла сенсация — специалисты университета Пердью (США) опубликовали в журнале «Physical Reviev Letters» статью, в которой сообщали о странных экспериментальных данных своих опытов с частицами микромира. Согласно выводам ученых под руководством Е. Фишбаха подобные результаты были бы вполне объяснимы, если допустить наличие в природе некоего неизвестного до сих пор взаимодействия.
Поиски пятой фундаментальной силы: что удалось узнать учёным
До 1986 года Стандартная модель современной физики прекрасно обходилась 4 фундаментальными взаимодействиями — гравитационным, электромагнитным, сильным и слабым. Первые 2 взаимодействия хорошо известны любому обывателю, а оставшиеся отвечают за различные процессы внутри атомных ядер.
Найти в реальности пятую фундаментальную силу пока не удалось, хотя и было несколько сообщений о ее обнаружении, но четких доказательств пока не приведено. Правда по косвенным данным можно судить, что если она существует, то сравнима по силе с гравитационным взаимодействием, а значит многократно уступает всем остальным фундаментальным взаимодействиям. Также косвенно можно установить на каких расстояниях может проявлять себя неизвестная фундаментальная сила — они колеблются от менее миллиметра до космических масштабов.
Поиски неизвестного фундаментального взаимодействия стали особенно активными в 2 последние десятилетия. Попытка установить, сменится ли красное допплеровское смещение фиолетовым (что приведет к стягиванию Вселенной в одну точку — сингулярность) ил расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно долго.
Одним из способов установить дальнейшую эволюцию Вселенной оказалось измерение скорости вращения галактик. Изучение движения осуществлялось с помощью космического аппарата WMAP, предназначенного для изучения реликтового излучения (остаточного теплового излучения от Большого взрыва).
По результатам анализа данных выяснилось, что весьма значительная часть массы нашей вселенной недоступна для непосредственных наблюдений, поскольку не участвует в электромагнитном излучении. Судить о существовании темной материи можно только по ее участию в гравитационном взаимодействии.
Большинство современных физиков сходятся во мнении, что темная материя представляет собой не что иное как не открытую еще элементарную частицу. Однако часть специалистов полагает, что темная материя связана с новым видом фундаментального взаимодействия.
Не так давно космологи обнаружили, что расширение Вселенной невозможно объяснить в рамках Стандартной модели физики. Окружающий нас мир мало того что расширяется, так делает это ускоренно. Но ускоренное расширение возможно только при условии, что есть приток неизвестной нам энергии. Эта энергия, по аналогии с материей, получила название темной. Темная энергия получила название квинтэссенция, часть физиков полагает именно ее пятой фундаментальной силой.
Если пятая фундаментальная сила существует, то что может быть ее «переносчиком»
Если есть пятая фундаментальная сила, то можно предположить, что существует ее переносчик. Здесь мы вынуждены еще больше погрузиться в область предположений. В 2016 году команда венгерских физиков под руководством Аттилы Краснохоркаи изучала переход атомов Бериллия-8 из возбужденного в нормальное состояние. Обычный переход атома из возбужденного состояния в нормальное, согласно Стандартной модели физики, сопровождается излучением фотона. Однако в некоторых случаях венгерские ученые отмечали не излучение кванта света, а рождение электронно-позитронной пары.
Само появление электронно-позитронных пар дело неожиданное, но наиболее интересным оказался факт, что при приближении угла разлета между электроном и позитроном к 140 градусам, количество образованных пар резко увеличивалось. Появилось предположение, что такая картина может объясняться испусканием бериллием-8 особого сверхлегкого бозона, обладающего массой примерно 17 МэВ. Исследователи из Ирана и калифорнии предположили, что все дело даже не в существовании этого бозона, а в том, что их венгерские коллеги столкнулись с пятой фундаментальной силой.
Еще один эксперимент косвенно свидетельствующий о наличии фундаментального взаимодействия был проведен японцем Такааки Кадзитой и канадцем Артуром Макдоналдом. Этим ученым удалось доказать, что нейтрино способны переходить из одного состояния в другое. А это требует наличия массы, что не вписывается в Стандартную модель физики. Здесь пятое фундаментальное взаимодействие также способно устранить противоречия.