» »

Obstaja peta osnovna sila?

Obstaja peta osnovna sila?

Slo-Tech - Katerikoli učbenik fizike osnovnih delcev odprete, boste v njem našli jasno in jedrnato zapisano, da obstojijo štiri osnovne interakcije med delci. Svet skupaj držijo gravitacija, šibka sila, elektromagnetna sila in močna sila. Eksperimentalni podatki, ki jih je lani pridobil raziskovalci madžarskega Inštituta za jedrske raziskave v Debrecenu, pa kažejo, da morebiti to ni cela zgodba. Teoretiki z Univerz v Kaliforniji in Kentuckyju namreč dokazujejo, da je obstoj pete osnovne sile najbolj elegantna razlaga rezultatov opazovanj.

Ker trenutna fizika še ni dokončna, saj standardni model in Einsteinova teorija relativnosti nista združljiva, poleg tega pa ima tudi standardni model nekaj napovednih vrzeli, so znanstveniki že večkrat razmišljali o obstoju nove, pete osnovne interakcije. Nesporno četverico poznamo že od leta 1967, ko so postavili standardni model v približno enaki obliki, kot velja danes (kasnejše dopolnitve so bile manjše, denimo masa nevtrinov), medtem ko je Einsteinova splošna teorija relativnosti lani praznovala sto let. Vmes pa smo odkrili temno snov in temno energijo, ki terjata nove razlage.

Gravitacija deluje med objekti z energijo (kar se često poenostavi v privlačnost vseh mas, a gravitacija vpliva tudi na na primer fotone!) in jo prenaša za zdaj še neodkrit hipotetični delec, ki se imenuje graviton. Gravitacija torej vpliva na čisto vse delce, a je tako šibka, da je opazna samo med masivnimi telesi. Šibka interakcija deluje na kvarke in leptone, prenašajo pa jo bozoni W in Z. Z njo na primer opišemo beta razpad. Elektromagnetna sila je poleg gravitacije v vsakdanjem življenju najbolj poznana interakcija, deluje pa med nabitimi delci. Prenašajo jo fotoni. Najmočnejša interakcija se nič kaj poetično imenuje močna interakcija in drži skupaj atomska jedra. Ker je bistveno močnejša od elektromagnetne, jedra ne razpadejo, pa čeprav so v njih nagneteni pozitivni protoni. In s tem se precej dobro opiše svet, v katerem živimo.

Odstopanj od teoretičnih napovedi in pojavov, ki jih ne znamo pojasniti, je še precej, zato bosta standardni model in teorija relativnosti nekoč morala dobiti kakšen popravek. Ameriški in madžarski fiziki trdijo, da bi to utegnila biti peta sila. Lani aprila so Madžari objavili članek, v katerem so opisali rezultate obsevanja litijeve tarče s curkom visoko energetskih protonov. Pri tem nastane vzbujen berilij-8, ki se z izsevanjem para elektron-pozitron sesede v osnovno stanje. Iz standardnega modela se da natančno izračunati (njegov največji dosežek je prav napovedna moč), koliko česa bomo dobili. Ugotovili so, da se rezultati meritev ne skladajo z napovedmi, da pa bi jih pojasnil obstoj novega delca z ekvivalentno maso 17 MeV (32,7-krat težji od elektrona).

Mogoče se zdi, da CERN nenehno odkriva nove delce, a je to v resnici precej redek pojav, pa še to so vsakokrat odkrili delec, ki ga je standardni model potreboval in so ga v bistvu iskali. Območje okrog 17 MeV - to so zelo lahki delci - sodi med izjemno dobro preiskana območja, zato tam novih delcev res ni pričakovati. Če privzamemo, da so Madžari eksperimente izvedli dobro - in očitno so jih, ker je članek preživel recenzentski postopek in se znašel v Physical Review Letters - se dogaja nekaj drugega. Treba bo nazaj za pisalno mizo.

Da vse skupaj ni ostal le še en traktat eksperimentalnih meritev, s katerim je nekaj čudno, so poskrbeli ameriški znanstveniki. Izumili so razlago, ki vključuje obstoj pete osnovne interakcije in zelo dobro pojasnjuje madžarske meritve, hkrati pa ne nasprotuje doslej objavljenim rezultatom več ducatov eksperimentov (to je zelo pomembno!). Ta peta sila naj bi imela domet 12 femtometrov (14 premerov protona).

Za zdaj je še prezgodaj soditi o tem, ali resnično obstaja peta sila. Ameriška ekipa je precej ugledna, madžarska pa je v glavnem neznana. V preteklosti so že objavljali članke o zaznanih anomalijah, za katere se je kasneje izkazalo, da je bila edina anomalija sam eksperiment oziroma meritev. To seveda ne pomeni, da so tudi to pot objavili neumnosti, pomeni pa, da moramo počakati. Če znanstvena srenja v teoriji ne bo našla večjih lukenj, bodo najprej neodvisno ponovili madžarski eksperiment. Če bodo rezultati enaki, bo sledilo tuhtanje, kakšne eksperimente si še zamisliti in kako jih izvesti, da bi potrdili ali ovrgli obstoj pete sile. In če bomo imeli srečo, bomo v letu ali dveh zatrdno vedeli, ali peta sila obstaja. Dosti prej pa se lahko zgodi, da bomo vedeli, da je v pričujoči obliki ni.

4 komentarji

gus5 ::

gravitacija vpliva tudi na na primer fotone!

Masa fotona je relativnostna, mirovne mase foton nima. Rečeno drugače: foton ima maso le zato, ker se giblje (z določeno hitrostjo). Kar pomeni, da je njegova (relativnostna) masa odvisna od gibalne količine in hitrosti. Oziroma: Mrel = G/v; Mrel - relativnostna masa, G - gibalna količina, v - hitrost (fotona npr.)

Skladno s standardnim modelom gravitacija vpliva na fotone, iz relativnostne terorje pa izhaja, da fotoni vplivajo na gravitacijo oz. jo s svojo relativnostno maso celo pogojujejo, saj je gravitacija pojasnjena kot manifestacija interakcije med entitetami z maso in prostor-časom. Vpliv te interakcije na fotone je (upoštevaje relativnostno teorijo) kvečjemu posreden, saj entitete z večjimi masami krivijo prostor-čas ter s tem 'zastavijo' trajektorijo svetlobi (t. j. fotonom).

Valentin ::

gus5 je izjavil:

gravitacija vpliva tudi na na primer fotone!

Masa fotona je relativnostna, mirovne mase foton nima. Rečeno drugače: foton ima maso le zato, ker se giblje (z določeno hitrostjo). Kar pomeni, da je njegova (relativnostna) masa odvisna od gibalne količine in hitrosti. Oziroma: Mrel = G/v; Mrel - relativnostna masa, G - gibalna količina, v - hitrost (fotona npr.)

Skladno s standardnim modelom gravitacija vpliva na fotone, iz relativnostne terorje pa izhaja, da fotoni vplivajo na gravitacijo oz. jo s svojo relativnostno maso celo pogojujejo, saj je gravitacija pojasnjena kot manifestacija interakcije med entitetami z maso in prostor-časom. Vpliv te interakcije na fotone je (upoštevaje relativnostno teorijo) kvečjemu posreden, saj entitete z večjimi masami krivijo prostor-čas ter s tem 'zastavijo' trajektorijo svetlobi (t. j. fotonom).


Če je gravitacija manifestacija interakcije med entitetami z maso in prostor-časom, potem graviton sploh ni potreben ali kako?

ikeman ::

Elektromagnetna sila je poleg gravitacije v vsakdanjem življenju najbolj poznana interakcija, deluje pa med nabitimi delci. Prenašajo jo fotoni


https://van.physics.illinois.edu/qa/lis...

gus5 ::

Valentin je izjavil:


Če je gravitacija manifestacija interakcije med entitetami z maso in prostor-časom, potem graviton sploh ni potreben ali kako?

Dva teoretska pristopa, dve različni interpretaciji fenomena gravitacije:
- relativnostna teorija: ne potrebuje gravitona, saj gravitacijo tolmači kot manifestacijo interakcije med entitetami z maso in prostor-časom;
- standardni model: gravitacijo omogoča graviton.


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

V CERN-u odkrili nov subatomski delec

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
204430 (1806) SimplyMiha
»

Nobelova nagrada za fiziko 2013

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
225513 (1320) gus5
»

V CERN-u odkrili nov tip hadronov: pentakvark!

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
176339 (3967) Matthai
»

Detektor ATLAS v CERN-u tudi iz legokock

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
164436 (3052) matobeli
»

Starost Vesolja

Oddelek: Znanost in tehnologija
312479 (2479) gani-med

Več podobnih tem