Lumea științifică discută experimentul oamenilor de știință maghiari, ceea ce a făcut posibilă discuția despre descoperirea unei noi particule elementare și a unui nou mod de interacțiune a particulelor între ele. Aceasta ar putea fi cea mai mare descoperire științifică din secolul XXI. Artyom Korzhimanov, angajat al Institutului de Fizică Aplicată al Academiei Ruse de Științe și autor al popularului blog de științe physh.ru, examinează cât de plauzibilă este această ipoteză și dacă rezultatele experimentului sunt fiabile.
Din punct de vedere al fizicii, toate procesele care apar în lumea cunoscută de noi se bazează pe patru metode de interacțiune a particulelor elementare: gravitație, electromagnetism (care se manifestă, printre altele, prin frecare sau forțe elastice), puternice interacțiuni nucleare și slabe. Ultimele trei au multe în comun și sunt unite într-o singură construcție teoretică numită Modelul standard.
Foto: colaborare LAT NASA / DOE / Fermi
Cu toate acestea, încă din anii 1920, oamenii de știință au aflat că stelele galaxiei noastre - Calea Lactee - se învârt în jurul centrului său mult mai repede decât ar trebui, pe baza legilor cunoscute și a cantității aparente de materie. Acest lucru a dat un motiv pentru a presupune că există o substanță în Univers, formată din unele particule necunoscute anterior - este de obicei numită materie întunecată. În același timp, este destul de firesc să presupunem că particulele de materie întunecată pot interacționa între ele folosind o forță care nu există între particulele obișnuite pentru noi. Dacă da, atunci această interacțiune este a cincea forță fundamentală care există în lumea noastră.
Candidat întunecat
Un grup de experimentatori de la Atomki, Institutul de Cercetări Nucleare al Academiei Maghiare de Științe, a încercat să găsească unul dintre candidații pentru rolul unei componente a materiei întunecate - așa-numitul foton întunecat.
Video promotional:
Angajații lui Atomki aveau la dispoziție un mic accelerator de particule care a trimis un flux de protoni pe o probă de litiu. Aceasta a dus la formarea nucleelor de beriliu-8. Aceste nuclee sunt radioactive și se degradează într-o secundă. De obicei, aceasta este însoțită de emisia unui foton, dar, în medie, o dată la o mie, acest foton, în timp ce este încă în nucleu, se transformă în alte două particule - un electron și un pozitron. Comportamentul acestor două particule le-a permis oamenilor de știință maghiari să presupună că în anumite condiții destul de specifice, un foton pentru un timp foarte scurt se transformă de la simplu la întuneric.
Rezultatele experimentului au fost publicate în revista autoritară Physical Review Letters în ianuarie 2016, dar nu au generat un răspuns vizibil. Toate acestea s-au schimbat în aprilie 2016, când o echipă de fizicieni teoretici de la Universitatea din California, Irvine (SUA) a prezentat un articol cu o analiză mai detaliată a rezultatelor experimentale.
Americanii au spus că presupunerea fotonului întunecat contrazice rezultatele altor experimente și este cel mai probabil greșită. În schimb, ei și-au oferit teoria. Se bazează pe presupunerea că în procesul de descompunere apare o anumită particulă, numită boson X și care este purtătorul acelui al cincilea mod de interacțiune. Această explicație a trecut cu succes procesul de revizuire de la egal la egal și a fost publicată în aceleași scrisori de revizuire fizică din august. Potrivit oamenilor de știință de la Universitatea din California, teoria lor explică unele dintre efectele anomale descoperite anterior.
Merită să crezi?
Lucrările oamenilor de știință maghiari și americani nu sunt primii care au prezentat o ipoteză despre existența unei a cincea interacțiuni fundamentale. Cu toate acestea, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, efectul dispare atunci când configurația experimentală este îmbunătățită, adică este asociată cu condiții experimentale imperfecte. Acest lucru nu îi împiedică pe teoreticieni să vină din ce în ce mai multe teorii pentru rezultate nu foarte fiabile. Și ele pot fi înțelese. Uneori, o direcție complet nouă a științei crește dintr-o anomalie ciudată - iar cei care au găsit pentru prima dată o explicație devin conducătorii acesteia.
Exemple recente de „descoperiri” cu profil înalt care au fost ulterior refutați sunt neutrinii, se presupune că se deplasează cu o viteză mai mare decât viteza luminii (motivul a fost la sfârșit o conexiune slabă a cablurilor) și un indiciu al existenței unei particule grele neobișnuite, după cum a raportat Centrul European pentru Cercetări Nucleare CERN și care s-a dovedit fără temei atunci când au fost colectate mai multe date. În ambele cazuri, teoreticienii au reușit să prezinte zeci de ipoteze și au publicat sute de articole.
Din acest motiv, majoritatea oamenilor de știință sunt sceptici cu privire la lucrările și concluziile de mai sus. Scepticismul este și mai puternic în rândul celor care sunt familiarizați cu activitatea anterioară a aceluiași grup de experimentatori. Aceștia au raportat experimente cu beriliu-8 în 2008 și 2012 și de ambele ori au „văzut” unele particule necunoscute anterior cu mase diferite. Autorii, ca răspuns, susțin că au văzut întotdeauna aceeași particulă - doar instrumentele de care dispuneau anterior nu permiteau măsurarea corectă a masei.
De asemenea, pentru mulți oameni de știință pare suspect că grupul Atomki nu publică practic articole care nu conțin descoperiri. Este posibil ca membrii grupului să vadă inconștient rezultatul acolo unde nu există de fapt. Pentru a combate acest efect în medicină, atunci când se testează eficacitatea medicamentelor, se folosește un studiu dublu orb, în timpul căruia nici pacientul, nici medicul nu știu dacă au de-a face cu un medicament sau cu o suzetă placebo. În cadrul unui experiment de fizică bine proiectat, persoana care ia măsurători sau prelucrează date, de asemenea, nu trebuie să știe cu ce lucrează. În grupul Atomki, această condiție este cel mai probabil neîndeplinită.
În ciuda scepticismului, posibilitatea unei astfel de descoperiri fundamentale nu poate decât să excite mintea oamenilor de știință, iar mai multe grupuri științifice au promis deodată să verifice rezultatele echipei ungare în următoarele luni. Dacă se confirmă, activitatea specialiștilor maghiari ar putea deveni cea mai mare descoperire științifică din secolul XXI. Dar este încă mai probabil să vorbim despre un alt incident care a apărut ca urmare a unui experiment insuficient de înaltă calitate.
