Ανακαλύφθηκε η πέμπτη θεμελιώδης δύναμη της φύσης (vid)

Κατηγορία MAGAZINE, Φυσική

ΦΥΣΙΚΗ

Posted by Youmagazine Staff

 

Οι φυσικοί ισχυρίζονται ότι ανακάλυψαν μια νέα δύναμη στο σύμπαν που μπορεί να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του κόσμου.

Μήπως οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις που συνθέτουν τον κόσμο μας μαζί με τα λεπτόνια και τα κουάρκ, είναι τελικά πέντε; Image: Supplied

ν

ΛΕΓΕΤΑΙ ότι Ούγγροι ερευνητές εντόπισαν μια νέα θεμελιώδη δύναμη της φύσης που θα μπορούσε τελικά να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος, δηλαδή την ύπαρξη και τη φύση της σκοτεινής ύλης.

Όπως είναι γνωστό, το σύμπαν διέπεται από τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις: την βαρύτητα, την ασθενή πυρηνική δύναμη, τον ηλεκτρομαγνητισμό και την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Ωστόσο, υπάρχει και μια πέμπτη δύναμη, που έχει ανακαλυφθεί εδώ και καιρό, την οποία, όμως, οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει μέχρι τώρα να αποδείξουν.

Μια νέα μελέτη του φυσικού Attila Krasznahorkay και των συναδέλφων του από το Ινστιτούτο Πυρηνικών Ερευνών της Ουγγαρίας αποκαλύπτει ότι οι επιστήμονες εντόπισαν το 2016 έναν νέο τύπο μποζονίου στην αποσύνθεση ενός ισοτόπου του βηρυλλίου.
ν

ΕΙΜΑΣΤΕ ΜΠΟΖΟΝΙΑ Ή ΦΕΡΜΙΟΝΙΑ;

Στον κόσμο των υποατομικών σωματιδίων τίθεται πολλές φορές –μεταξύ σοβαρού και αστείου‒ το ερώτημα αν είμαστε μποζόνια ή φερμιόνια.

Η απλή απάντηση είναι ότι δεν είμαστε ούτε μποζόνια ούτε φερμιόνια. Για να ταξινομηθεί είτε ως φερμιόνιο είτε ως μποζόνιο, ένα σωματίδιο πρέπει να έχει μια συγκεκριμένη λειτουργία κύματος. Και οι άνθρωποι δεν πληρούν μια τέτοια προϋπόθεση.

Το φερμιόνιο είναι ένας τύπος σωματιδίου με την χαρακτηριστική ιδιότητα να σχηματίζει πλήρως αντισυμμετρικές κβαντικές καταστάσεις και τέτοια σωματίδια έχουν μια συγκεκριμένη χαρακτηριστική γωνιακή στροφορμή (σπιν) που λέγεται ότι είναι “ημιακέραιο” από την άποψη της θεμελιώδους μονάδας της γωνιακής στροφορμής. Οι άνθρωποι δεν έχουν εγγενή γωνιακή στροφορμή.

Τα μποζόνια είναι σωματίδια που είναι συμμετρικά. Αυτό έχει το περίεργο αποτέλεσμα οποιοσδήποτε αριθμός μποζονίων να βρίσκεται στην ίδια κατάσταση την ίδια στιγμή. Π.χ. τα φωτόνια δεν διασκορπίζονται μεταξύ τους. Ενσωματώνεται το ένα μέσα στο άλλο. Σαφώς δεν μπορούμε να είμαστε μποζόνια. Επίσης, τα μποζόνια έχουν ακέραια στροφορμή (σπιν).

Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια που συγκροτούν τον υλικό κόσμο είναι ή φερμιόνια (όπως τα βαρυόνια) ή μποζόνια (όπως τα μεσόνια, που αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα αντικουράκ).
ν

Τα βαρυόνια είναι σωματίδια (αδρόνια) που αποτελούνται από 3 κουάρκ. Μαζί με τα μεσόνια απαρτίζουν την οικογένεια των αδρονίων, δηλαδή σωματίδια που κατασκευάζονται από κουάρκ. Τα βαρυόνια είναι φερμιόνια, σε αντίθεση με τα μεσόνια που είναι μποζόνια. Τα ουδέτερα λεπτόνια πιο γνωστά ως νετρίνο. Σε κάθε λεπτόνιο ύλης αντιστοιχεί ένα λεπτόνιο αντιύλης. Image: Supplied
ν

Δεδομένου ότι το σώμα μας, η Γη και ολόκληρος ο υλικός κόσμος γύρω μας αποτελείται από βαρυόνια, θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι άνθρωποι είναι πιο κοντά στο να είναι φερμιόνια απ’ ότι μποζόνια, αλλά στην πραγματικότητα, όπως είπαμε, δεν είμαστε ούτε το ένα ούτε το άλλο.

Γενικά, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο της Φυσικής (Standard Model), η ύλη αποτελείται από βαρυόνια, και τα βαρυόνια αποτελούνται από τριάδες των θεμελιωδών σωματιδίων που ονομάζονται κουάρκ.
ν

ΤΟ ΒΗΡΥΛΛΙΟ-8

Το βηρύλλιο είναι σπάνιο χημικό στοιχείο, τόσο στο σύμπαν όσο και στον φλοιό της Γης. Στη φύση υπάρχει μόνο σε ορυκτά. Αξιοσημείωτοι πολύτιμοι λίθοι που περιέχουν βηρύλλιο, είναι ο βήρυλλος, το σμαράγδι και ο χρυσοβήρυλλος.

Το βηρύλλιο-8 όταν βομβαρδιστεί είτε με σωματίδια α είτε με ακτίνες γ εκπέμπει ένα ηλεκτρόνιο όσο και ένα ποζιτρόνιο, τα οποία απωθούνται μεταξύ τους σε μια προβλέψιμη γωνία.

Με βάση τις τρέχουσες γνώσεις της φυσικής, και ιδιαίτερα την αρχή διατήρησης της ενέργειας (πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής), καθώς η ενέργεια του φωτός αυξάνεται, η «προβλέψιμη» γωνία πρέπει να μειωθεί. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει.

Η ομάδα των επιστημόνων παρατήρησε μια απροσδόκητη αύξηση των δύο ατομικών σωματιδίων που χωρίστηκαν υπό γωνία 140 μοιρών, κάτι που δεν συμφωνεί με τα υπάρχοντα μοντέλα και εκτιμήσεις. Αυτό ενδεχομένως να δείχνει την ύπαρξη ενός εντελώς νέου είδους μποζονίου.
ν

Το βηρύλλιο είναι ένα χαλυβδόμορφο γκρι και σκληρό υλικό. Το φυσικό σμαράγδι (δεξιά) περιέχει βηρύλλιο. Image: Supplied
ν

Σημειώστε ότι τρεις από τις τέσσερις γνωστές θεμελιώδεις δυνάμεις έχουν μποζόνια που καθοδηγούν τις ελκτικές και απωθητικές δυνάμεις τους. Όσον αφορά την βαρύτητα, θεωρητικά ελέγχεται από ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται «βαρυτόνιο» ή «γκραβιτόνιο» και το οποίο οι επιστήμονες δεν έχουν εντοπίσει ακόμα.

Το νέο μποζόνιο δεν θα μπορούσε να μπερδευτεί με κάποιο από τα ήδη υπάρχοντα υποατομικά σωματίδια, γιατί έχει μια ιδιαίτερα διακριτή μάζα ‒ 17 megaelectronvolts (μεγα-ηλεκτρονιοβόλτ), δηλαδή περίπου 33 φορές μεγαλύτερη από εκείνη ενός ηλεκτρονίου.

Επίσης το νέο μποζόνιο δεν ζει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Διαρκεί μόλις 10 μείον 14 δευτερόλεπτα (1.0 x 10-14).

Εκτός από το βηρύλλιο, η ομάδα των Ούγγρων επιστημόνων πειραματίστηκε με πυρήνες ηλίου, όπου και πάλι ζευγάρια ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων διαχωρίστηκαν υπό γωνία που δεν ευθυγραμμίστηκε με το τρέχον μοντέλο φυσικής (115 μοίρες).

Η ομάδα ισχυρίστηκε επίσης ότι ο βομβαρδισμός του πυρήνα του χημικού στοιχείου ήλιον, παρήγαγε ένα βραχύβιο μποζόνιο με μάζα –καλά το μαντέψατε– 17 μεγα-ηλεκτρονιοβόλτ, εξ ου και το όνομά του X17.

Η μελέτη δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί, η προηγούμενη όμως έρευνα της ομάδας έγινε δεκτή από το περιοδικό Physical Review Letters.

Το ερώτημα είναι αν θα έχουμε επιτέλους μια λύση στο μακροχρόνιο και ανεξήγητο πρόβλημα της αόρατης σκοτεινής ύλης που αποτελεί τη συντριπτική πλειοψηφία του σύμπαντος και πιστεύεται ότι ευθύνεται για την αινιγματική συμπεριφορά ορισμένων άστρων.
ν

Have We Found The Fifth Force Of Nature?! | Seeker
ν

ν

 


Translate this post