Studie naznačuje, že by mohla existovat pátá základní síla

Moderní fyzika a všechny z ní vycházející vědy pracují s představou, že náš vesmír je řízen čtyřmi základními silami. Práce kalifornských fyziků ale ukazuje, že by mohla existovat i pátá síla. Pokud by to byla pravda, důsledky pro celou fyziku by byly dalekosáhlé.

Existuje pátá základní síla?
Zdroj: ESA.int

„Pokud je to pravda, byl by to revoluční objev,“ napsal v komentáři k nové studii její autor, profesor Jonathan Feng z University of California.

„Desítky let jsme znali jen čtyři základní síly: gravitační, elektromagnetickou a slabou a silnou jadernou sílu. Jestliže další experimenty potvrdí tento objev možné páté síly, kompletně by to změnilo to, jak rozumíme vesmíru – a mělo by to zásadní důsledky při sjednocení sil a temné hmoty.“ Zní to velmi složitě, ale ve skutečnosti se dá tento objev poměrně jednoduše vysvětlit.

Jak na to přišli?

Feng a jeho tým analyzovali údaje shromážděné maďarskými fyziky, kteří se pokoušeli najít nějaké stopy tzv. temné fotony, hypotetické částice, o jejichž existenci dnes fyzika vážně pochybuje. Právě tyto fotony by mohly být indikátory stále záhadné temné energie, která má sice tvořit až 75 procent vší hmoty ve vesmíru, ale stále ji naše věda nemůže najít.

Maďarský experiment

Maďaři již dříve tento rok oznámili, že opravdu objevili novou částici, která by skutečně mohla být tím vytouženým temným protonem; dokazuje to její hmotnost, která je 30krát větší než hmota elektronu. Podle Fenga a jeho analýz ale nešlo o temný proton, ale o ještě exotičtější částici: hypotetický protofobní X boson. Pokud je to pravda, jsou důsledky zásadní. Protofobní X boson by totiž měl být nositelem zatím neznámé síly, která působí na extrémně krátkou vzdálenost, sotva několika násobků šířky atomového jádra.

Jednoduché vysvětlení toho, jak fungují čtyři základní síly: 

Kalifornský tým sice prověřuje celou řadu možností, o jakou částici by se mohlo jednat, dle Fenga je však X boson zdaleka nejelegantnějším řešením. Nová částice totiž interaguje jen s elektrony a neutrony, a navíc jen na extrémně krátké vzdálenosti. „Žádný jiný boson se takhle nechová,“ popsal problém spoluautor práce Timothy Tait. „Tomu bosonu říkáme X proto, že se prostě chová záhadně…“

Záhada s jedním řešením

Pokud by existovala další základní síla, znamenalo by to podle Fenga další přesvědčivý argument pro to, že všechny doposud známé síly jsou jen projevy jedné fundamentální síly vesmíru. Dodejme, že to platí pro všechny výše popsané síly s výjimkou gravitace, která do celého schématu doposud nezapadá. Feng ale v prohlášení naznačil i další možnost, která se fyzikům nabízí – a to, že ve vesmíru existují oddělené oblasti normální hmoty a paralelní temné sektory. Síla těchto temných sektorů by se mohla projevovat právě skrze protofobickou sílu.

Standardní model
Zdroj: www-ucjf.troja.mff.cuni.cz

Vědci ve své zprávě současně varovali před unáhlenými intepretacemi své práce – je stále ještě možné, že veškeré pozorované výsledky jsou jen statistické chyby. Velkou výhodou nové částice je, že její vlastnosti z ní dělají relativně snadný objekt studia. Řada menších vědeckých zařízení již oznámila, že po ní začínají pátrat.

Co vlastně ví fyzika o světě? Dostačuje ještě speciální teorie relativity na poznání vesmíru? Rozhovor s českým fyzikem Petrem Kulhánkem v pořadu Hyde Park Civilizace:

Video Hyde Park Civilizace - Petr Kulhánek
video

Rozhovor s Petrem Kulhánkem, teoretickým fyzikem