3 Minuten
Keturios žinomos fundamentinės jėgos ir jų neatskleistos paslaptys
Šiuolaikinėje fizikoje visatos tarpusavio sąveikas valdo keturios gerai žinomos fundamentinės jėgos: gravitacija, elektromagnetizmas, stiprioji branduolinė ir silpnoji branduolinė jėgos. Šie pagrindiniai gamtos dėsniai lemia medžiagos, energijos ir visatos struktūrą. Nepaisant didelių Standartinio modelio – teorinio dalelių ir jų sąveikų paaiškinimo rėmo – pasiekimų, jis vis dar laikomas neišsamus. Tokios paslaptys kaip tamsiosios materijos prigimtis ar kvantinės gravitacijos teorijos nebuvimas rodo, jog gamtoje gali egzistuoti dar neatrastos fundamentinės jėgos.
Penktosios fundamentinės jėgos paieškos
Naujausi tyrimai, atlikti tarptautinės Vokietijos, Šveicarijos ir Australijos mokslininkų komandos, pateikė papildomų įžvalgų apie galimą hipotezinės „penktosios“ gamtos jėgos egzistavimą. Jei ši jėga būtų įrodyta, ji veikų kartu su žinomomis keturiomis sąveikomis ir galėtų daryti sunkiai pastebimą poveikį subatominėse dalelėse – ypač tarp atomuose esančių elektronų ir neutronų.
Vienas iš stipriausių kandidatų tokiai sąveikai pernešti yra vadinamoji Jukavos dalelė. Ši teorinė dalelė galėtų užtikrinti, kad nauja jėga būtų apribota atominiu branduoliu, keisdama protonų ir neutronų tarpusavio veikimą bei paveikdama aplink esančius elektronus. Vis dėlto, norint užfiksuoti jos poveikį, būtini itin tikslūs matavimai, nes signalai atominio masto būtų ypač silpni.

Inovatyvūs eksperimentai su kalcio izotopais
Tyrėjai, siekdami patikrinti penktosios fundamentinės jėgos galimybę, surengė išskirtinę tikslumo eksperimentinę analizę su penkiais skirtingais kalcio izotopais. Stebėdami atomines peršokas tarp energijos lygių (kai elektronai pereina į kitą lygmenį), komanda taikė vadinamąją „Kingo diagramą“. Ši matematinė priemonė leidžia pasverti, kaip atominių perėjimų pokyčiai priklauso nuo neutronų skaičiaus ir yra Standartinio modelio aprašomi nepaprastai tiksliai.
Naudodamiesi itin jautriais matavimais skirtingų įkrovų kalcio jonuose, mokslininkai galėjo fiksuoti galimus neatitikimus tarp užfiksuotos elgsenos ir Standartinio modelio prognozių. Nuoseklūs neatitikimai galėtų atskleisti nežinomos jėgos požymius, subtiliai keičiančius sąveikas tarp elektronų ir branduolių.
Pagrindiniai rezultatai ir mokslo reikšmė
Tyrėjai aptiko smulkų, bet intriguojantį dvilypumą savo didelio tikslumo duomenyse. Tai gali reikšti neatrasto pernešančio dalelės, kurių masė siektų nuo 10 iki 10 milijonų elektronvoltų, įtaką. Nors šie duomenys dar nėra neginčijamas įrodymas apie penktosios jėgos egzistavimą, stebimos anomalijos atitinka galimą Jukavos tipo dalelės veikimą.
Labai svarbu, kad tyrimas padėjo patikslinti, kokiuose masės ir sąveikos stiprumo ribose galima ieškoti penktosios jėgos, taip atmetant dalį galimų variantų ir nukreipiant tolimesnių eksperimentų planavimą. Tolimesnės, tikslesnės technikos ir papildomi bandymai bus būtini, norint galutinai nustatyti, ar stebėti efektai iš tiesų kyla dėl Standartinio modelio ribų peržengiančios fizikos, ar dėl dar neišanalizuotų žinomų procesų.
Pabaiga
Penktosios fundamentinės jėgos paieškos išlieka viena aktyviausių temų dalelių fizikoje bei kosmologijoje. Šis tyrimas – reikšmingas žingsnis į priekį: taikant pažangius spektroskopinius tyrimo metodus ir dėmesį sutelkiant į atominius procesus, mokslininkai plečia mūsų žinojimo ribas. Nors neginčijamų įrodymų kol kas dar nėra, rezultatai atveria naujas kryptis būsimiems eksperimentams ir skatina giliau permąstyti pamatinius pasaulio dėsnius. Jei penktoji jėga būtų patvirtinta, tai iš esmės pakeistų mūsų supratimą apie materiją, visatos evoliuciją ir paties Standartinio modelio ribas.
Kommentare