Începutul unei noi revoluții în fizică. Oamenii de știință se apropie de a cincea forță a naturii

Oamenii de știință de lângă Chicago spun că s-ar putea să se apropie de descoperirea existenței unei noi forțe a naturii. Ei au găsit mai multe dovezi că particulele subatomice, numite muoni, nu se comportă în modul prezis de teoria actuală a fizicii subatomice. Oamenii de știință cred că o forță necunoscută ar putea acționa asupra muonilor. Vor fi necesare mai multe date pentru a confirma aceste rezultate, dar dacă vor fi verificate, ar putea marca începutul unei revoluții în fizică.

Oscilaţia ciudată a unei particule subatomice numite muon în cadrul unui experiment de laborator din SUA îi face pe oamenii de ştiinţă să suspecteze din ce în ce mai mult că le lipseşte ceva în înţelegerea fizicii - poate o particulă sau o forţă necunoscută. Cercetătorii au anunţat joi, 10 august, noi descoperiri despre muon, o particulă magnetică încărcată negativ, similară întrucâtva cu electronul, dar de 200 de ori mai masivă, în cadrul unui experiment desfăşurat în Laboratorul Naţional de Accelerare Fermi al Departamentului de Energie al SUA din Batavia, Illinois.

Experimentul a studiat oscilaţia muonilor în timp ce aceştia trec printr-un câmp magnetic.

Muonul, ca şi electronul, are un mic magnet intern care îl face să se clatine - o mişcare numită, din punct de vedere tehnic, "precesie" - precum axa unui titirez în timp ce se află într-un câmp magnetic. Dar viteza de oscilaţie, măsurată în cadrul experimentului, a variat considerabil faţă de ceea ce s-a prezis pe baza Modelului Standard al fizicii particulelor, teoria care explică modul în care interacţionează elementele de bază ale materiei, guvernate de cele patru forţe fundamentale din Univers. Noile descoperiri, care se bazează pe date publicate în 2021, continuă să sugereze existenţa unui factor misterios în joc, cercetătorii încercând să rezolve discrepanţa dintre predicţia teoretică şi rezultatele experimentale reale.

"Căutăm un indiciu că muonul interacţionează cu ceva despre care nu ştim. Ar putea fi orice: noi particule, noi forţe, noi dimensiuni, noi caracteristici ale spaţiului-timp, orice", a declarat Brendan Casey, cercetător senior la Fermilab şi unul dintre autorii articolului de cercetare publicat în revista Physical Review Letters. "Îmi plac nebuniile, aşa că mi-ar plăcea să fie ceva de genul contrazicerii Lorentz sau o proprietate nouă a spaţiului-timp în sine. Asta ar fi o nebunie şi ar fi revoluţionar", a adăugat Casey. Cercetătorul s-a referit la un principiu numit invarianţă Lorentz, care susţine că legile fizicii sunt aceleaşi peste tot.

Experimentul a fost realizat la minus 450 de grade Fahrenheit (minus 268 de grade Celsius).

Cercetătorii au tras fascicule de muoni într-un inel de stocare magnetică supraconductoare în formă de gogoaşă cu un diametru de 15 metri. În timp ce muonii se deplasau în jurul inelului cu o viteză apropiată de cea a luminii, au interacţionat cu alte particule subatomice care, ca nişte mici parteneri de dans, le-au modificat oscilaţia.

Rezultatele din 2021 au arătat în mod similar o oscilaţie anormală. Noile rezultate s-au bazat pe o cantitate de patru ori mai mare de date, ceea ce a întărit încrederea în constatări.

"Cu toate aceste noi cunoştinţe, rezultatul este în continuare în acord cu rezultatele anterioare şi acest lucru este extrem de interesant", a declarat Chislett.

Cercetătorii speră să anunţe concluziile finale folosind toate datele colectate în aproximativ doi ani.

"Experimentul măsoară cât de repede se rotesc muonii într-un câmp magnetic. Conceptul este simplu. Dar pentru a ajunge la precizia necesară este nevoie de ani de zile de construcţie a experimentului şi de colectare de date. Noi am luat date din 2018 până în 2023. Noul rezultat se bazează pe datele noastre din 2019 şi 2020", a precizat Casey.

"Trebuie să avem răbdare, deoarece avem nevoie ca predicţia modelului standard să ne ajungă din urmă pentru a putea folosi cât mai puternic datele noastre", a adăugat Casey. "Suntem, de asemenea, foarte nedumeriţi pentru că există diferite moduri de a prezice ceea ce ar trebui să vadă experimentul nostru şi ele nu se potrivesc bine. Aşadar, trebuie să fie ceva fundamental aici care ne scapă, ceea ce este foarte intrigant", mărturiseşte cercetătorul.

Cercetătorii americani cred că vor avea datele de care au nevoie şi că incertitudinea teoretică se va reduce în doi ani suficient de mult pentru ca ei să îşi atingă obiectivul de a explica ce se întâmplă cu muonii. Între timp, o echipă rivală de la Large Hadron Collider (LHC) din Europa speră să ajungă prima la un rezultat.

Toate forţele pe care le experimentăm în fiecare zi pot fi reduse la doar patru categorii: gravitaţia, electromagnetismul, forţa nucleară puternică (cea care ţine atomii împreună) şi forţa nucleară slabă (cea implicată în dislocarea atomilor şi emiterea unor radiaţii). Aceste patru forţe fundamentale guvernează modul în care toate obiectele şi particulele din Univers interacţionează unele cu altele.

Totul în lumea din jurul nostru este format din atomi, care la rândul lor sunt formaţi din particule şi mai mici. Acestea interacţionează pentru a crea cele patru forţe ale naturii: electricitatea şi magnetismul (electromagnetismul), cele două forţe nucleare şi gravitaţia.

Comportamentul lor este prezis de modelul standard, care, timp de 50 de ani, a prezis comportamentul lor perfect, fără niciun fel de erori.

Cum vrea AUR să facă „Europe Great Again”. „Comisia Europeană urmăreşte să transforme uciderea de copii nenăscuţi într-un drept fundamental european”

Preşedintele AUR, George Simion, a propus, la Conferinţei Internaţionale „Make Europe Great Again” care a avut loc, sâmbătă, 27 aprilie, la Palatul Parlamentului, ca toate partidele...

George Simion intervine în scandalul „moldovenilor din Buzău”. „Premierul nostru a glumit. Nu este moldovean, probabil este Rrom”

Preşedintele AUR, George Simion, a declarat sâmbătă, 27 aprilie, la Palatul Parlamentului, la Conferinţa Internaţionale „Make Europe Great Again”, că zilele trecute, premierul Marcel...