کشف شواهد قوی از وجود یک نیروی تازه در طبیعت

نیرو‌های فیزیکی بر لحظه لحظه‌ی زندگی ما حکمفرما هستند: از چسباندن یک مغناطیس به در یخچال بگیرید تا انداختن توپ در حلقه بسکتبال.

همه نیرو‌هایی که ما هر روز تجربه می‌کنیم را می‌توان به فقط چهار دسته تقلیل داد: گرانش، الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف.

اکنون فیزیکدان‌ها می‌گویند که نشانه‌های احتمالی یک نیروی بنیادی پنجم در طبیعت را یافته اند. این یافته‌ها محصول تحقیقاتی است که در آزمایشگاهی در نزدیکی شیکاگو انجام شده است.

چهار نیروی بنیادی طبیعت نحوه برهم کنش کلیه اجرام و ذرات موجود در کیهان را تعیین می‌کنند. برای مثال گرانش باعث می‌شود اجرام زمین بیافتند و اجرام سنگین طوری رفتار می‌کنند 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 می‌کند. "

با این حال نتایج آزمایش "موئون" جی-۲ هنوز از ضریب اطمینان لازم برای اعلام آن به عنوان یک کشف تازه برخوردار نیست.

درحال حاضر یک در ۴۰ هزار احتمال دارد که این نتیجه یک انحراف آماری باشد - که معادل ۴.۱ سیگما (یک سیستم سنجش اطمینان از نتایج علمی) است. براساس این سیستم اگر احتمال خطا به ۵ سیگما یا یک در ۳.۵ 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 موئون‌ها با مدل استاندارد (نظریه عمدتا پذیرفته شده در مورد رفتار ذرات زیراتمی) سازگار نیست."

فرمیلب مهم‌ترین آزمایش گاه فیزیک ذرات در آمریکاست

او اضافه کرد: "این موضوع آشکارا هیجان انگیز است، چون به طور بالقوه به آینده‌ای 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 آزمایش‌های فیزیک ذرات در آمریکا، ژاپن، و اخیرا کوبنده بزرگ ذرات هادرون در مرز سوئیس و فرانسه است.

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

در جهان ذراتی ریزتر از اتم‌ها وجود دارد که برخی از این ذرات به اصطلاح زیراتمی از اجزای حتی کوچکتری تشکیل شده اند، درحالی که بقیه را نمی‌توان به اجزای کوچکتر (ذرات بنیادی) تقسیم کرد.

آزمایش موئون جی-۲ با ارسال ذراتی دور یک حلقه ۱۴ متری و بعد اعمال میدان الکترومغناطیسی انجام می‌شود. براساس قوانین شناخته شده فیزیک، که در مدل استاندارد نهفته است، این باید باعث جنبش میوئان‌ها در حد مشخصی شود.

محققان در عوض متوجه شدند که موئون‌ها با سرعتی بیش از حد انتظار به جنبش در می‌آیند. این ممکن است ناشی از نیرویی در طبیعت باشد که تاکنون کاملا ناشناخته بود.

کسی نمی‌داند که این نیروی بالقوه به جز نفوذ در رفتار موئون‌ها چه اثری دارد.

برای بسیاری از پدیده‌های کیهان درحال حاضر توضیحی وجود ندارد

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

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

به این ترتیب محققان می‌گویند اکنون رقابتی برای اثبات اینکه واقعا نیرو یا ذره ناشناخته دیگری در جهان وجود دارد شروع شده است.

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

یک نیروی بنیادی تازه ممکن است به حل برخی از بزرگترین معما‌های جهان که برای چند دهه عرق دانشمندان را درآورده کمک کند.

برای مثال مشاهده اینکه انبساط جهان درحال سرعت گرفتن است به ماده‌ای مرموز به نام ماده تاریک نسبت داده می‌شود. اما برخی محققان قبلا گفته اند که این پدیده ممکن است به دلیل وجود یک نیروی پنجم در طبیعت باشد.