Drží náš vesmír pohromadě i pátá základní síla? Kredit: ESA/Hubble & NASA; Judy Schmidt.

Poslední dobou jsme se stali svědky několika zklamání při hledání nové fyziky. Částice s klidovou hmotností 750 GeV podle všeho neexistuje, sterilní neutrina to mají hodně nahnuté, temná hmota stále vzdoruje veškerému snažení pozemských odborníků. Na OSLU jsme doufali, že tahle nepřízeň osudu nebude trvat věčně, což by bylo dost smutné. Fyzika je ale naštěstí fantasticky obsáhlá a rozvinutá věda, ve které lze narazit na převratné objevy takřka na každém kroku.

Jonathan Feng. Kredit: UCI

Letos v květnu (2016) jsme psali o tom, že v Institutu jaderného výzkumu v maďarském Debrecínu uskutečnili zajímavá pozorování, která by mohla být vodítkem k existenci páté základní síly. Attila Krasznahorkay tam se svými spolupracovníky pozoroval jistou anomálii v radioaktivním rozpadu. Fyzici dnes rozlišují čtyři takové síly – elektromagnetickou, slabou, silnou a gravitaci. Pokud by se povedlo k nim přidat další, pátou sílu, rozhodně by to byl velkolepý objev „nové fyziky“.

Maďarského výzkumu se chopil Jonathan Feng z Kalifornské univerzity v Irvinu a jeho kolegové. Právě oni se začali klonit k názoru, že by maďarské výsledky mohly ukazovat na existenci páté základní síly. Pokud pátá síla skutečně existuje, tak to bude revoluce ve fyzice. Po dlouhou dobu pracujeme se čtyřmi základními silami, a jestli se k nim přidá ještě pátá, tak to zásadně změní naše chápání vesmíru. Mohlo by to mít velký vliv na snahy o sjednocení základních sil, stejně jako na hledání temné hmoty či temné energie.

Attila Krasznahorkay. Kredit: dehir.

Krasznahorkay a jeho tým původně pátrali temných fotonech (dark fotons), které by měly ovlivňovat temnou hmotu, tak jako fotony ovlivňují viditelnou hmotu. Objevili ale zvláštní anomálii při radioaktivním rozpadu nestabilních jader berylia-8. Podle nich to naznačovalo existenci relativně lehké částice s klidovou hmotností cca 17 MeV, která by byla přibližně třicetkrát těžší než elektron.

Feng a spol. analyzovali data z Maďarska i z dalších podobných experimentů a dospěli k přesvědčení, že prakticky jistě nejde ani o hmotné částice ani o temné fotony. Letos v květnu nabídli novou teorii, podle které to jsou projevy páté základní síly. Svůj výzkum teď Fengův tým podpořil novou publikací ve významném časopisu Physical Review Letters, ve které dále prohlubují své závěry.

Elementární částice. Základní síly ve žlutém poli. Kredit: Headbomb / Wikimedia Commons.

Podle Fengova týmu stojí za výsledky maďarských experimentů takzvané protofobní X bosony (protophobic X boson). Měly by interagovat pouze s elektrony a neutrony, a být nositelem síly, která působí na nesmírně krátkou vzdálenost, jen pár násobků šířky atomového jádra. Fengův kolega Timothy Tait připomíná, že takový boson by byl unikátní. Tait a ostatní mu přezdívají X boson, kde X vyjadřuje, že jde o zatím zcela neznámou částici.
Zásadní teď podle Fenga budou další experimenty. Velká výhoda je v tom, že by tyhle částice měly být vlastně velmi lehké. 17 MeV v dnešní době nestojí za řeč. Takových energií fyzici dosahovali už v padesátých letech dvacátého století. Proč jsme ale tuhle sílu zatím neobjevili, když jsme na to měli prostředky? Podle Fanga spočívá vysvětlení v tom, že by interakce páté síly měly být nesmírně slabé. Ale teď, když jsme na stopě, prý může objevit pátou sílu klidně některá z menších fyzikálních laboratoří, kterých je po světě celá řada. Když lidé vědí, co mají hledat, tak by to nemělo být až tak těžké. Můžeme se klidně vsadit, že alespoň některá pracoviště, která si přečetla čerstvou tiskovou zprávu Kalifornské univerzity v Irvinu, se teď pustí do závodu o pátou sílu. Tak směle do toho!


Video:  Caltech Asks: What's the Matter? Searching for Meaning in a Cold, Dark Universe


Literatura
University of California Irvine 15. 8. 2016, arXiv:1608.03591