Физики из Германии, Швейцарии и Австралии обнаружили возможные следы существования пятой фундаментальной силы, скрытой в глубине атомных ядер. Если открытие подтвердится, оно сможет расширить Стандартную модель физики и помочь объяснить некоторые из самых загадочных явлений во Вселенной.
На сегодняшний день все известные взаимодействия в природе сводятся к четырем фундаментальным силам: электромагнетизму, гравитации, сильному и слабому ядерным взаимодействиям. Однако ученые предполагают, что могут существовать и другие, пока не обнаруженные силы, проявляющиеся лишь в крайне малых масштабах.
В новом исследовании физики сосредоточились на поиске гипотетической пятой силы, которая могла бы влиять на взаимодействие между нейтронами в ядре атома и окружающими их электронами. Предполагается, что переносчиком этой силы может быть так называемая частица Юкавы, существование которой пока не подтверждено.
В отличие от предыдущих попыток обнаружить проявления новой силы в космических масштабах, ученые в этот раз изучили поведение электронов в атомах кальция. Когда электроны получают дополнительную энергию, они переходят на более высокие энергетические уровни, а затем возвращаются в исходное состояние. Точное время этого перехода зависит от структуры ядра, и его можно предсказать с помощью Стандартной модели.
Однако, анализируя изотопы кальция с разным количеством нейтронов, исследователи заметили небольшие отклонения в расчетах. Эти аномалии могут указывать на присутствие неизвестного взаимодействия, которое можно объяснить существованием частицы-переносчика с массой от 10 до 10 миллионов электронвольт.
Хотя полученные данные еще требуют дополнительной проверки, они сужают область поиска пятой силы и дают ученым новые ориентиры для будущих экспериментов. Если гипотеза подтвердится, это может пролить свет на такие загадки, как природа темной материи или отсутствие антиматерии во Вселенной.