Modelul Standard al fizicii particulelor este una dintre cele mai mari realizări științifice ale secolului XX. Acesta descrie, cu o precizie uluitoare, elementele constitutive de bază ale materiei și forțele care le leagă între ele. Dar în spatele acestei aparente perfecțiuni, există numeroase defecte. Modelul nu spune nimic despre gravitație la nivel cuantic, nu reușește să explice materia întunecată, ignoră energia întunecată și rămâne tăcut cu privire la un mister fundamental: de ce universul nostru este compus aproape exclusiv din materie și nu din antimaterie. În acest context, unii fizicieni încep să se întrebe serios dacă am ratat o a cincea forță fundamentală – un fenomen care este încă invizibil, dar care ar putea explica anumite inconsecvențe persistente.
În prezent, universul așa cum îl cunoaștem se bazează pe patru forțe fundamentale: gravitația, care atrage obiectele cu masă, electromagnetismul, responsabil pentru lumină și electricitate, forța tare, care leagă protonii și neutronii împreună în nuclee, forța slabă, care este implicată în anumite dezintegrări radioactive. Dar, timp de câteva decenii, indicii, anomalii și rezultate experimentale oarecum ciudate au pus sub semnul întrebării această listă. Și recent, o echipă internațională de cercetători pare să fi observat ceva care sfidează așteptările.
Pentru a depista această a cincea forță ipotetică, oamenii de știință din Germania, Elveția și Australia s-au concentrat asupra unui fenomen binecunoscut: tranzițiile atomice. Când un electron din jurul nucleului unui atom trece de la un nivel de energie la altul, acesta eliberează sau absoarbe o cantitate foarte precisă de energie, măsurabilă cu mare precizie. Această energie depinde puțin de structura nucleului și, prin urmare, de numărul de neutroni, ceea ce face posibilă compararea rezultatelor între diferiți izotopi ai aceluiași element. Cercetătorii au studiat izotopii de calciu (Ca-40, Ca-42, Ca-44, Ca-46 și Ca-48), urmărind variații minuscule în tranzițiile lor atomice. Apoi au reprezentat aceste date pe un instrument matematic numit diagramă King, care, conform Modelului Standard, ar trebui să urmeze o curbă liniară. Dar surpriză: diagrama nu era perfect dreaptă. Această neliniaritate ar putea fi un semn al unei noi interacțiuni între electroni și neutroni – cu alte cuvinte, o a cincea forță. Rezultatele au fost prezentate în Physical Review Letters.
Desigur, oamenii de știință nu trag imediat o concluzie revoluționară. Este posibil ca această anomalie să se datoreze unor efecte subtile, dar cunoscute, în Modelul Standard, cum ar fi anumite corelații nucleare care sunt încă slab modelate. Cu toate acestea, cercetătorii au profitat de ocazie pentru a stabili o limită superioară a masei pe care o particulă ipotetică responsabilă pentru această a cincea forță ar putea-o avea: între 10 și 10 milioane de electronvolți. Acest lucru rămâne pur speculativ, dar acest tip de estimare este crucial pentru ghidarea experimentelor viitoare. În fizica particulelor, stabilirea constrângerilor este aproape la fel de importantă ca și realizarea de descoperiri.
Această idee a unei a cincea forțe nu este nouă. În anii 1980, unii cercetători de la MIT au crezut că se poate manifesta sub formă de antigravitație. Mai recent, experimentul muonului g-2 realizat la Fermilab (Statele Unite) a pus la îndoială pentru scurt timp această posibilitate, detectând o anomalie în comportamentul muonului. Din păcate (sau din fericire, pentru rigoare științifică), ultimele rezultate au confirmat Modelul Standard… deocamdată. De asemenea, apar și mai multe abordări originale. În 2023, o echipă de la Laboratorul Național Los Alamos a propus analizarea orbitelor asteroizilor. Dacă acestea ar prezenta abateri inexplicabile, acest lucru ar putea dezvălui influența unei forțe la scară largă încă necunoscute. Nu s-a găsit încă nimic concludent, dar vânătoarea este în desfășurare.
Descoperirea unei a cincea forțe nu ar însemna pur și simplu adăugarea unui nou rând într-un manual de fizică. Ar rescrie însăși fundamentele înțelegerii noastre despre univers. Acest lucru ar putea deschide calea către fizica dincolo de Modelul Standard, poate legată de materia întunecată sau chiar de primele secunde de după Big Bang. Deocamdată, rezultatele rămân precaute, iar cercetătorii înșiși subliniază: aceste anomalii ar putea fi rezultatul unor efecte pe care nu le înțelegem bine, fără nimic fundamental nou. Dar, așa cum se întâmplă adesea în știință, prin investigarea anomaliilor facem cele mai mari descoperiri. Și poate că într-o zi vom adăuga o a cincea forță pe lista pilonilor universului.
Poll: Care este părerea ta despre posibilitatea existenței unei a cincea forțe fundamentale în univers?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply