22. lipanj 2020.

MISTERIJ ČESTICE X17 Peta sila prirode skriva se u tamnoj tvari

Hipotetski X bozon, koji su navodno otkrili Mađari, bio bi otprilike 30 puta teži od elektrona i 50 puta lakši od protona ili atoma vodika. Potvrdi li se se stvarno radi o novoj čestici, X bozon mogao bi biti kandidat za tzv. tamnu tvar u svemiru   

Skloni provjerama i potvrdama, kakvi već jesu, fizičari godinama pokušavaju dokazati da postoje više od četiri prirodne sile koje poznajemo. Osim slabe i jake, gravitacijske i elektromagnetske, vjeruju da još nešto djeluje na tvari u svemiru, a to nešto moglo bi temeljito promijeniti znanost o fizici i svemiru. Pogledi su upereni u tzv. bozon X

Skrivaju li se trag pete sile prirode i tajna tamne tvari svemira u novoj čestici –​ ​ bozonu X​ iliti X17 – nazvanoj prema njezinoj masi od 17 megaelektronvolta, koju su mađarski znanstvenici iz Instituta za nuklearna istraživanja Mađarske akademije znanosti prvi put otkrili prije pet godina tijekom pokusa na jezgri atoma berilija? Taj pokus ponovili su i potkraj prošle godine te došli do istog rezultata. Tamna tvar, čestice i sile koje je pokreću predmet su istraživanja znanstvenika diljem svijeta, no mađarski znanstvenici vjeruju da su promatranjem jezgre berilija-8 otkrili anomaliju u radioaktivnom raspadanju, česticu koju povezuju s tamnom tvari.

Nuklearni fizičari u mađarskom laboratoriju proučavali su raspadanje drugoga izotopa berilija-8 na osnovne čestice te su uočili kako se elektroni i pozitroni odvajaju od atoma pod kutom od 140 stupnjeva, što je dotad bilo nezabilježeno. Tvrde kako na temelju tog rezultata mogu dokazati postojanje čestice X17, što bi temeljito promijenilo znanost o fizici i svemiru.

Korak do Nobela

Istraživanje je vodio Attila Krasznahorkay koji je izvijestio o novim spoznajama tijekom raspadanja visokoenergetskih nuklearnih stanja berilija-8 te u novom pokusu i helija-4, a o rezultatima tih istraživanja objavljen je i tekst u prestižnom znanstvenom časopisu Physical Review Letters.

– Otkrili smo novu česticu koju nitko drugi nije vidio i čije se postojanje nije dalo objasniti standardnim modelom fizike čestica, zbog čega ju je trebalo detaljno analizirati. Imamo malu razliku između predviđanja i podataka dobivenih pokusom. Ovo je drugi put da uočavamo X17, česticu koja bi mogla povezivati naš vidljivi svijet s tamnom tvari – rekao je Krasznahorkay za CNN. On petu silu opisuje kao fotofobičnu zbog toga što je riječ o česticama koje se 'boje' svjetlosti. Rad mađarskih znanstvenika godinama prati Jonathan Feng, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu Irvine u Kaliforniji, koji je za CNN izjavio kako vjeruje da bi njihovo istraživanje moglo biti prijelomno te da će, budu li se ta istraživanja mogla ponoviti, biti vrlo jednostavno odlučiti tko će dobiti Nobelovu nagradu.

Iznenađujuće otkriće

U novije vrijeme velika otkrića uglavnom su povlastica znanstvenika u velikim i bogatim državama, zbog čega je još veće iznenađenje vezano uz otkriće mađarskih znanstvenika. Otkako su mađarski fizičari objavili prvi tekst o rezultatima istraživanja, mnogi znanstvenici, posebno američki, pokušavaju otkriti pogrešku u njihovu radu. No, prema mišljenju onih koji su analizirali izvješće mađarskih fizičara, čestica X17 doista bi mogla biti dokaz postojanja pete prirodne sile.

– Ovo doista znači da postoji nova čestica koja izaziva nove interakcije ili nove sile. Moguće je da ona dio većega tamnog prostora, što znači da može komunicirati i s česticama tamne tvari. X17 mogao bi biti njezin portal – izjavio je Daniele Alves, fizičar čestica iz američkoga Nacionalnog laboratorija Los Alamos.

Američki teorijski fizičar sa Sveučilišta Harvard Matt Strassler misli da bi X17 mogao biti prozor u neki aspekt svemira s golemim implikacijama kojih nismo potpuno svjesni. Prema njegovim riječima, ta čestica ne uklapa se u standardni model postojećih elementarnih čestica i u interakciji je s tvari u sklopu neke druge, nepoznate priče.

– Postavljanje matematičkih jednadžbi u kojima imate česticu koja više djeluje s neutronima i elektronima nego s protonima i neutrinama nije baš jednostavno – naglasio je Strassler.
To priču čini pomalo neizvjesnom...

Nova vrsta interakcije

Dr. sc. Vuko Brigljević, voditelj Laboratorija za fiziku visokih energija Zavoda za eksperimentalnu fiziku Instituta 'Ruđer Bošković', koji se bavi fizikom elementarnih čestica i polja, kaže da zasad imamo samo dva mjerenja jedne jedine skupine znanstvenika i da je prvi i najvažniji zadatak dobiti neovisno mjerenje te potvrditi da nije riječ o pogrešci u mjerenju ili pogrešnoj interpretaciji rezultata. Prema njegovim riječima, u nekoliko eksperimenata u CERN-u, europskom laboratoriju za fiziku elementarnih čestica, tragalo se za bozonom X i dosad se nisu našle naznake te nove čestice, no još se ne može isključiti njezino postojanje.

– U svakom slučaju, ti rezultati privukli su pozornost šire znanstvene zajednice i više znanstvenika. Sad se kritički analiziraju, što može biti samo dobro – rekao je Brigljević.

Prema njegovim riječima, ako su točna opažanja mađarskih nuklearnih fizičara o neobičnom ponašanju u raspadu takozvanih pobuđenih stanja dviju različitih jezgara, berilija i helija, ti neobični raspadi teško se daju objasniti nama poznatim silama i mogli bi uputiti na postojanje nove čestice, nazvane upravo bozon X, koja bi bila nositelj nove vrste interakcije ili sile.

Četiri poznate sile

Danas, objašnjava Brigljević, poznajemo četiri elementarne sile: gravitaciju, elektromagnetsku, slabu i jaku silu. Svakoj od njih odgovara jedan bozon koji je nositelj ili prijenosnik te sile. Tako je, primjerice, foton prijenosnik elektromagnetske sile i dopušta interakciju između svih čestica koje nose električni naboj.

– U ovom slučaju bila bi riječ o novoj vrsti mogućeg međudjelovanja elementarnih čestica, ali na temelju ovoga malog broja opažanja još ne možemo reći kako točno djeluje i na koje od poznatih čestica djeluje. S druge strane, iz mjerenja proizlazi da bi taj​ bozon X bio otprilike trideset puta teži od elektrona i pedeset puta lakši od protona ili atoma vodika – objasnio je Brigljević i naglasio da bi, ako bi se potvrdilo da je doista riječ o novoj čestici, on​ mogao biti kandidat za tzv. tamnu tvar u svemiru.

– Iz različitih opažanja svemira znamo da je većina mase u svemiru, pa tako i većina mase naše galaktike, sastavljena od nevidljive tvari koja se sastoji od nama nepoznatih čestica. Čestice tamne tvari moraju prilično slabo međudjelovati s nama dobro poznatom normalnom materijom; ne mogu zračiti ili reflektirati svjetlost jer bismo ih inače vidjeli – rekao je Brigljević.

Poziv na poniznost

Na pitanje kako bi otkriće pete sile utjecalo na svemirsku industriju, koja je danas u zamahu, Brigljević odgovara da je to u ovom trenutku jako teško predvidjeti. Ističe da je zasad i dalje riječ samo o hipotetskoj novoj čestici i sili čije se postojanje još mora potvrditi neovisnim mjerenjima.

– Ako je stvarna, moramo razumjeti na koje sve druge čestice ta nova sila djeluje i kako da bismo uopće počeli razmišljati o tehnološkim primjenama. Tehnološki razvoj temelji se na razumijevanju i primjeni prirodnih zakona. Naprimjer, razvoj lasera ili kvantne kriptografije temelji se na dobrom razumijevanju kvantne fizike, što je ostvareno u prva tri desetljeća dvadesetog stoljeća. Laser je, međutim, razvijen više od trideset godina poslije toga, a kvantna kriptografija još kasnije. U slučaju​ bozona X i moguće pete sile još ne znamo kako bi novi fizički zakon uopće izgledao, to jest koju vrstu ponašanja i međudjelovanja ta nova sila dopušta. Stoga mi se čini da je danas prerano za razmišljanje i o mogućim primjenama nečega što još ne razumijemo – rekao je Brigljević, napomenuvši da ta peta sila, ako je stvarna, mora biti veoma slaba jer nismo zasad vidjeli njezine posljedice na makroskopskoj razini.

​To, vjerojatno, samo po sebi postavlja stroge granice njezinoj tehnološkoj primjenjivosti. Brigljević odgovor završava pozivom na poniznost.

– Iako mi je danas teško zamislivo da bi se tako slaba sila mogla primjenjivati, moguće je, naravno, da nam nedostaje mašte da vidimo sve posljedice novog otkrića – poručio je.