Може ли нова, пета сила на природата да даде някои отговори на най-големите ни въпроси относно тъмната материя и тъмната енергия? Върху това се работи.
Стандартният модел е, за всички намерения и цели, върховното постижение на съвременната физика. Той описва четири природни сили, зоопарк от частици и как всички те си взаимодействат. Това е може би най-успешната научна теория на всички времена.
Но Стандартният модел е фантастично непълен.
Оказва се, че Стандартният модел е в състояние да отчете по-малко от 5% от цялата материя и енергия в космоса. Други около 25% е тъмната материя, неизвестен вид материя, която е невидима. Останалото е известно като тъмна енергия, загадъчна субстанция, която причинява ускоряването на разширяването на Вселената.
„Едно от първите неща, които астрономите забелязват, когато за първи път откриват тъмната материя и тъмната енергия, е тяхното очевидно сходство. Защо двата тъмни компонента на нашата вселена имат приблизително еднаква сила? Наистина, 25% и 70% не звучат много сходно, но когато става въпрос за астрономия – и особено за космология – те са общо взето едно и също число“, заявява астрофизикът Пол Сътър (Paul Sutter) е космолог, съветник на НАСА и асоцииран научен сътрудник в университета Джонс Хопкинс.
Тези разсъждения изглеждат пресилени, но някои физици предполагат, че трябва да има връзки в „тъмния сектор“ на Вселената, където тъмната материя и тъмната енергия си взаимодестват. Това би им позволило да следват еволюцията на едното да предизвиква евлюцията на другото, което гарантира, че имат приблизително еднакъв принос към енергийния бюджет на Вселената за дълги периоди от време.
Но както при познатите 4 фундаментални сили, за да си взаимодействат помежду си тъмната материя и тъмната енергия, е нужна сила. Но тази сила не може да бъде никоя от известните, в противен случай тъмната материя и/или тъмната енергия също трябва да взаимодействат с нормалната материя и вече щяхме да видим по-директни доказателства за тях.
Така че трябва да има нова сила, пета сила на природата, напълно различна от електромагнетизма, гравитацията, силната и слабата ядрена енергия.
Какво знаем за петата сила на природата
Петата сила на природата е хипотетична концепция, която предполага съществуването на фундаментална сила, различна от четирите основни сили, познати в съвременната физика:
- Гравитация
- Електромагнитна сила
- Силно ядрено взаимодействие
- Слабо ядрено взаимодействие
Идеята за пета сила често се разглежда в контекста на търсене на нови физични явления, които не могат да бъдат обяснени от Стандартния модел на физиката на елементарните частици.
Потенциални проявления и хипотези:
1. Свързана с тъмната материя или тъмната енергия
Тъмната материя и тъмната енергия съставляват значителна част от масата и енергията във Вселената, но тяхната природа остава загадка. Някои учени предполагат, че взаимодействието на тъмната материя с обикновената материя може да бъде обусловено от нова сила.
2. Теоретични частици, като „фотони на тъмната материя"
Някои теории предвиждат частици, които действат като посредници на петата сила. Пример за това е хипотетичният „тъмен фотон“, който би взаимодействал с обикновената материя по различен начин от познатите ни сили.
3. Аномалии в ядрени разпади
През 2015 г. унгарски изследователи, изучаващи радиоактивен разпад, съобщиха за необяснимо отклонение в ъгъла на излъчваните частици, което може да се интерпретира като ефект от пета сила. Те предположиха съществуването на нова частица с маса около 17 MeV/c², наречена „бозон Х“.
4. Модифицирани теории на гравитацията
Някои учени предполагат, че петата сила може да бъде форма на модифицирана гравитация, която да обясни аномалиите в движенията на галактиките или разширяването на Вселената.
Измерванията с висока прецизност в ядрена и атомна физика често се използват за търсене на отклонения от предсказанията на Стандартния модел, които биха могли да подсказват за пета сила. Астрономически наблюдения също играят ключова роля, тъй като потенциални ефекти от нова сила могат да бъдат видими в космически мащаби.
Ако петата сила бъде открита, тя би преобърнала настоящите разбирания за природата на Вселената и би могла да доведе до нова физика отвъд Стандартния модел. Това би имало съществени последици за разбирането ни за структурата на материята, еволюцията на космоса и дори технологичните приложения.
Идеята за петата сила остава хипотетична, но усилията за нейното откриване продължават с помощта на експерименти, използващи най-новите технологии и теоретични модели.
Докато идеи като тази остават само в сферата на хипотезите, някои от идеите вече имат имена. Едно име е квинтесенцията, петата същност на вселената. Друго е „тъмен фотон“, частица, която пътува в космоса като фотон, но е, както подсказва името й, тъмна.
За да се проверят тези идеи, трябва да се обърнем към космоса за отговори. Ако съществува пета сила, тя трябва да е много фина. По-силните прояви на петата сила вече са изключени от наблюденията на галактическите купове, разширяването на Вселената и дори поведението на неутронните звезди. Ще са необходими наистина огромно количество данни, за да се разкрие някакъв сигнал, който се различава от очакванията.
Източник: Is There a Fifth Force of Nature? Paul M. Sutter, Universe Today
