Fizycy w końcu odkryli piątą siłę natury?
Nowe wyniki z CERN i obsługiwanego przez tę placówkę Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) wskazują na potencjalne odkrycie piątej siły natury. To może być ogromny przełom w naszym rozumieniu mechanizmów działania Wszechświata.
Obecnie najdokładniejszą teorią fizyczną opisującą znaną nam rzeczywistość jest Model Standardowy. Jest to najbardziej uniwersalna, choć nie idealna teoria naukowa o naturze naszej rzeczywistości. Na pewno nie jest kompletna - czegoś ewidentnie brakuje.
Model Standardowy opisuje tylko trzy z czterech podstawowych oddziaływań - elektromagnetyzm, oddziaływania silne i słabe, a pomija grawitację. Model Standardowy nie wyjaśnia natury ciemnej materii, której zgodnie z bilansem materii-energii jest najwięcej we Wszechświecie. Nie potrafi także wyjaśnić, jak ciemna materia przetrwała Wielki Wybuch.
Większość fizyków uważa, że musi istnieć więcej oddziaływań, których jeszcze nie odkryliśmy. Stąd teorie o istnieniu tzw. piątej siły. Badania cząstek elementarnych znanych jako kwarki piękne mogą pomóc w jej znalezieniu.
Piąta siła natury
Istnieje sześć różnych kwarków - górny, dolny, dziwny, powabny, niski (zwany pięknym) i wysoki (zwany prawdziwym). Kwark górny i dolny tworzą protony i neutrony w jądrze atomowym. Kwark piękny jest wyjątkowo niestabilny - żyje średnio tylko przez ok. 1,5 bilionowej części sekundy, zanim rozpadnie się na inne cząstki. Naukowcy podejrzewają, że na proces ten może mieć duży wpływ istnienie innych cząstek elementarnych lub sił.
W jednym z eksperymentów Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), oznaczonym jako LHCb (litera "b" to symbol kwarka pięknego), naukowcy dokonali detekcji zderzeń cząstek elementarnych o wysokiej energii.
Naukowcy odkryli, że kwarki piękne rozpadają się na elektrony i ich ciężkich kuzynów, zwanych mionami, w różnym tempie. Było to zaskakujące dla naukowców, bo według Modelu Standardowego mion to tak naprawdę wierna kopia elektronu - identyczny pod każdym względem, choć ok. 200 razy cięższy.
Jeżeli byłoby to prawdą, to wszystkie siły powinny działać na elektrony i miony z jednakową siłą. Kiedy kwark piękny rozpada się na elektrony i miony, to ich liczba powinna być taka sama. W rzeczywistości jest jednak inaczej. Rozpad na miony zachodzi 85 proc. częściej niż rozpad na elektrony. Jeżeli wynik uzyskany w LHCb jest prawidłowy, musiałaby istnieć nowa, nieznana siła natury, która w różny sposób działa na elektrony i miony, zakłócając rozpady kwarków.
Fizycy są zaskoczeni. Czy to faktycznie sygnał istnienia nieznanej, piątej siły przyrody? Odkrycie to mogłoby otworzyć drzwi do odpowiedzi na jedne z największych tajemnic współczesnej nauki.
Warto wspomnieć, że wyniki uzyskane podczas eksperymenty LHCb nie są pewne. Istnieje szansa jedna na 1000, że były one wynikiem przypadkowego drgania kwarków (Reguła Trzech Sigm). Eksperyment LHCb jest obecnie modernizowany tak, aby w przyszłości mógł rejestrować zderzenia z dużo większą prędkością, co pozwoli na dokonanie dokładniejszych pomiarów.
