کشف شواهد قوی از وجود یک نیروی تازه در طبیعت

به گزارش اکسپرس بلاگ، نیرو های فیزیکی بر لحظه لحظه زندگی ما حکمفرما هستند: از چسباندن یک مغناطیس به در یخچال بگیرید تا انداختن توپ در حلقه بسکتبال.

همه نیرو هایی که ما هر روز تجربه می کنیم را می توان به فقط چهار دسته تقلیل داد: گرانش، الکترومغناطیس، نیروی هسته ای قوی و نیروی هسته ای ضعیف.

اکنون فیزیکدان ها می گویند که نشانه های احتمالی یک نیروی بنیادی پنجم در طبیعت را یافته اند. این یافته ها محصول تحقیقاتی است که در آزمایشگاهی در نزدیکی شیکاگو اجرا شده است.

چهار نیروی بنیادی طبیعت نحوه برهم کنش کلیه اجرام و ذرات موجود در کیهان را مشخص می نمایند. برای مثال گرانش باعث می شود اجرام زمین بیافتند و اجرام سنگین طوری رفتار می نمایند که انگار به زمین چسبیده اند.

شورای تسهیلات علوم و فناوری بریتانیا (اس تی اف سی) گفت که این نتایج شواهدی قوی از وجود یک ذره زیراتمی کشف نشده یا یک نیروی تازه فراهم می نماید.

با این حال نتایج آزمایش موئون جی-2 هنوز از ضریب اطمینان لازم برای اعلام آن به عنوان یک کشف تازه برخوردار نیست.

درحال حاضر یک در 40 هزار محتمل است که این نتیجه یک انحراف آماری باشد - که معادل 4.1 سیگما (یک سیستم سنجش اطمینان از نتایج علمی) است. براساس این سیستم اگر احتمال خطا به 5 سیگما یا یک در 3.5 میلیون برسد یک کشف تازه قلمداد خواهد شد.

پروفسور مارک لنکستر از دانشگاه منچستر که محقق ممتاز بریتانیا در این آزمایش بود به بی بی سی گفت: ما متوجه شده ایم که برهم کنش موئون ها با مدل استاندارد (نظریه عمدتا پذیرفته شده در خصوص رفتار ذرات زیراتمی) سازگار نیست.

فرمیلب مهم ترین آزمایش گاه فیزیک ذرات در آمریکاست

او افزود: این موضوع آشکارا هیجان انگیز است، چون به طور بالقوه به آینده ای با قوانین تازه فیزیک، ذرات تازه و یک نیروی تازه که تا به حال ندیده ایم اشاره دارد.

این یافته آخرین مورد از یک رشته نتایج نویدبخش از آزمایش های فیزیک ذرات در آمریکا، ژاپن، و اخیرا کوبنده عظیم ذرات هادرون در مرز سوئیس و فرانسه است.

آزمایش تازه در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فِرمی (فِرمیلَب) در باتاویای ایلینوی به دنبال نشانه های یک پدیده تازه در فیزیک می شود. این کار با مطالعه رفتار ذرات زیراتمی (sub-atomic) به نام میوئان (Muon) انجام می شود.

در دنیا ذراتی ریزتر از اتم ها وجود دارد که بعضی از این ذرات به اصطلاح زیراتمی از اجزای حتی کوچکتری تشکیل شده اند، درحالی که بقیه را نمی توان به اجزای کوچکتر (ذرات بنیادی) تقسیم کرد.

آزمایش موئون جی-2 با ارسال ذراتی دور یک حلقه 14 متری و بعد اعمال میدان الکترومغناطیسی انجام می شود. براساس قوانین شناخته شده فیزیک، که در مدل استاندارد نهفته است، این باید باعث جنبش میوئان ها در حد مشخصی شود.

محققان در عوض متوجه شدند که موئون ها با سرعتی بیش از حد انتظار به جنبش در می آیند. این ممکن است ناشی از نیرویی در طبیعت باشد که تا به امروز کاملا ناشناخته بود.

کسی نمی داند که این نیروی بالقوه به جز نفوذ در رفتار موئون ها چه اثری دارد.

برای بسیاری از پدیده های کیهان درحال حاضر توضیحی وجود ندارد

متخصصان فیزیک نظری همچنین معتقدند که این ممکن است به یک ذره زیراتمی تا به امروز ناشناخته مرتبط باشد.

ماه پیش فیزیکدان ها در آزمایشگاه برخورددهنده ذرات هادرون نتایجی را تشریح کردند که آن هم می تواند به وجود ذره یا نیرویی تازه اشاره داشته باشد.

به این ترتیب محققان می گویند اکنون رقابتی برای اثبات اینکه واقعا نیرو یا ذره ناشناخته دیگری در دنیا وجود دارد آغاز شده است.

علاوه بر نیروی گرانش و الکترومغناطیسی، دو نیروی هسته ای قوی و ضعیف بر رفتار ذرات زیراتمی حکمفرما هستند.

یک نیروی بنیادی تازه ممکن است به حل بعضی از عظیمترین معما های دنیا که برای چند دهه عرق دانشمندان را درآورده یاری کند.

برای مثال مشاهده اینکه انبساط دنیا درحال سرعت دریافت است به ماده ای مرموز به نام ماده تاریک نسبت داده می شود. اما بعضی محققان قبلا گفته اند که این پدیده ممکن است به دلیل وجود یک نیروی پنجم در طبیعت باشد.