Jesteśmy u progu odkrycia piątej fundamentalnej siły natury. Czym może być?

Te oddziaływania (siły natury) stanowią fundament teorii fizycznych, takich jak Model Standardowy, który opisuje cząstki elementarne i ich wzajemne oddziaływania. Oddziaływania te są opisywane matematycznie za pomocą równań i teorii, które ewoluują w miarę postępu w badaniach naukowych. Dzięki zrozumieniu tych oddziaływań możemy lepiej pojąć strukturę materii oraz zachowanie się obiektów na różnych skalach od tych najmniejszych, aż po wielkości obejmujących kosmos.

Polecamy na Geekweek: Przełomowa szczepionka zapobiegnie stwardnieniu rozsianemu?

Obecnie mamy cztery takie oddziaływania

• Oddziaływanie Grawitacyjne: Jest to siła przyciągająca między masami. Każdy obiekt o masie wywiera siłę grawitacyjną na inne obiekty w swoim otoczeniu. To oddziaływanie jest odpowiedzialne za ruch planet, księżyców i innych obiektów w przestrzeni kosmicznej.
• Oddziaływanie Elektromagnetyczne: Jest to siła między naładowanymi cząstkami. Cząstki naładowane elektrycznie (dodatnio lub ujemnie) oddziałują poprzez przyciąganie lub odpychanie się, w zależności od rodzaju ładunku. Oddziaływanie elektromagnetyczne jest odpowiedzialne za zjawiska elektrostatyczne, magnetyzm oraz za przenoszenie światła i innych fal elektromagnetycznych.
• Oddziaływanie Silne: Jest to najmocniejsze znane oddziaływanie. Odpowiada za wiązanie kwarków wewnątrz hadronów, takich jak protony i neutrony, oraz za tworzenie większych cząstek subatomowych. To oddziaływanie utrzymuje jądra atomowe razem.
• Oddziaływanie Słabe: To oddziaływanie jest odpowiedzialne za pewne rodzaje przemian subatomowych, takie jak pewne rodzaje rozpadu radioaktywnego. Jest ono znacznie słabsze niż oddziaływanie silne.

Te oddziaływania stanowią fundament teorii fizycznych, takich jak Model Standardowy, który opisuje cząstki elementarne i ich wzajemne oddziaływania. Oddziaływania te są opisywane matematycznie za pomocą równań i teorii, które ewoluują w miarę postępu w badaniach naukowych. Dzięki zrozumieniu tych oddziaływań możemy lepiej pojąć strukturę materii oraz zachowanie się obiektów na różnych skalach od mikroskopijnych do kosmicznych. Przy okazji rozważań w ich kontekście warto zwrócić uwagę na Fermilab: tamtejsze badania sugerują, że istnienie nowej siły natury jest coraz bardziej prawdopodobne. Te sugestie opierają się na mionach – subatomowych cząstkach, które zdają się nie zachowywać zgodnie z oczekiwaniami wyznaczonymi przez obecne teorie.

Czytaj dalej poniżej

Inżynieria tkankowa uratuje nam życie w przyszłości Jakub Szczęsny

Fuzja jądrowa coraz bliżej! Ten eksperyment zmieni naszą historię Jakub Szczęsny

Badacze pracujący w Fermilab stwierdzili, że miony, krążące w akceleratorze wykazują odchylenia od przewidywań Modelu Standardowego, który od dziesięcioleci wyjaśnia zachowanie podstawowych cząstek. Jeżeli wyniki badaczy zostaną potwierdzone - może to wprowadzić nową siłę natury do zestawu wymienionych przeze mnie wcześniej. Istnienie potencjalnej piątej siły natury stworzyłoby zupełnie nowy obszar w fizyce do eksploracji. Eksperymenty w Fermilab skoncentrowane na przyspieszaniu mionów w potężnych magnesach, pozwoliło zaobserwować badaczom niestandardowe zachowanie tych cząstek, które nie mieści się w ramach żadnej obecnie obowiązującej teorii teorii.

Choć wyniki wydają się obiecujące, naukowcy wciąż starają się zweryfikować te odkrycia i osiągnąć konsensus w środowisku naukowym. Rywalizacja z europejskim Wielkim Zderzaczem Hadronów (LHC) w tej kwestii jest niesamowicie ciekawa i warta odnotowania: jeżeli Fermilab udowodni istnienie piątej siły natury, to wyraźnie odrobi dystans, jaki wytworzył się między tym ośrodkiem badawczym, a LHC po tym, gdy w tym drugim doszło do potwierdzenia istnienia bozonu Higgsa.

Niektórzy uważają, że takie odkrycie może być "świętym Graalem fizyki cząstek elementarnych". To, co wydaje się być wyjątkową sprzecznością z utrwalonym modelem, może stać się przepustką do rewolucji naukowej. O ile piąta siła natury zostanie potwierdzona, jej odkrycie miałoby ogromny wpływ na nasze zrozumienie rzeczywistości. Niewątpliwie przyniosłoby to nowe pytania i nowe odpowiedzi, skierowując naukę na zupełnie nową ścieżkę eksploracji subatomowego świata. Miony, które w tym eksperymencie odgrywają kluczową rolę, mogą być bramą do kolejnych odkryć. W miarę jak Fermilab i inne laboratoria kontynuują swoje badania, tego typu wydarzenia mogą okazać się brakującymi elementami układanki w kwestii innych pytań dotyczących fizyki cząstek. Pewne jest to, że nie starczy nam wieczności na rozwiązanie wszystkich tajemnic Wszechświata - i właśnie to w mojej skromnej ocenie jest fascynujące w kontekście nauki.