انقلاب بعدی فیزیک در راه است!

به گزارش مجله خبری نگار، به نقل از بیزینس اینسایدر، فیزیکدانان «آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فرمی» (Fermi National Accelerator Laboratory) شواهدی یافته اند که نشان می‌دهد ذرات ریزتر از اتم رفتار غیرمنتظره‌ای دارند و دلیل آن احتمالا نیروی جدید و پنجم طبیعت است.

در حال حاضر در جهان ۴ نیروی طبیعی وجود دارد که شامل گرانش، الکترومغناطیس و نیرو‌های هسته‌ای قدرتمند و ضعیف هستند. این ۴ نیرو در درک شیوه عملکرد جهان به محققان کمک می‌کند.

اما به نظر می‌رسد جهان هنوز ناشناخته‌های بسیاری دارد. در ۲۰۲۱ میلادی فیزیکدانان با استفاده از آزمایش Moun g-۲ در آزمایشگاه فرمی متوجه نوع خاصی از ذرات ریزتر از اتم به نام میون شدند که بیشتر از انتظارات حرکت می‌کردند.

محققان آزمایشگاه ملی بروک هیون ۲۰ سال قبل یعنی در ۲۰۰۱ شاهد چنین پدیده‌ای بودند، اما توضیحی برای رفتار عجیب آن‌ها باقی نماند و فیزیکدانان به مدت دو دهه سردرگم بودند.

میون‌ها ذراتی مشابه الکترون، اما ۲۰۰ بار بزرگتر هستند و به همین دلیل به «الکترون‌های چاق» مشهور شده اند. الکترون‌های چاق می‌توانند در آیتم‌های مختلف مانند اشعه ایکس نفوذ کنند. محققان از آن‌ها برای کشف یک اتاقک مخفی در اهرام مصر و بررسی داخل آتشفشان‌ها استفاده کردند.

اکنون این ذرات در کشف نیروی پنجم طبیعت به محققان یاری رسانده اند.

آزمایشگاه فرمی در بیانیه‌ای در این باره نوشته است: میون‌ها مانند الکترون، یک آهنربای داخلی کوچک دارند که در میدان مغناطیسی مانند محور یک فرفره در حال چرخش است.

فیزیکدانان در این پژوهش میون‌ها را در یک حلقه مغناطیسی ابر رسانا وارد کردند و در مرحله بعد رفتار آن‌ها هنگام حرکت با سرعتی نزدیک به سرعت نور را بررسی کردند.

فیزیکدانان مشاهده کردند در حقیقت میون‌ها بسیار پر جنب و جوش‌تر از «مدل استاندارد فیزیک ذرات» بودند. مدل استاندارد فیزیک ذرات (Standard Model of Particle Physics) یک راهنمای ریاضی است که فیزیکدانان طی ۵۰ سال گذشته از آن برای توضیح و درک حوزه ذرات ریزتر از اتم استفاده می‌کردند.

اگر معادلات برحسب مدل استاندارد فیزیک ذرات ایجاد می‌شد، توضیح برای جنب و جوش غیرطبیعی میون‌ها وجود نداشت و فیزیکدانان مجبور می‌شدند توضیحات دیگری برای این رفتار را بررسی کنند.

یک توضیح احتمالی آن بود که رفتار میون‌ها به وسیله نیروی پنجم طبیعت ایجاد شده است. توضیحات دیگر نیز وجود ذرات بسیار پر حرکت، توضیح دیگر وجود یک بعد جدید یا یک ویژگی ناشناخته فضا-زمان بود.

برندان کیسی فیزیکدان ارشد فرمی لب در بیانیه‌ای نوشت: ما مشغول بررسی حوزه جدید هستیم.

در هر حال دو راه برای استفاده از مدل استاندارد فیزیک ذرات جهت توضیح جنب و جوش میون‌ها وجود دارد و آن‌ها نیز نتایجی سردرگم کننده ارائه می‌کنند.

یکی از راه‌هایی که دانشمندان امیدوارند این اختلاف را حل کنند، اندازه گیری‌های دقیق‌تر است. به همین دلیل است که فیزیکدانان آزمایشگاه فری در تحقیق جدید در مقایسه با سال ۲۰۲۱ میلادی، چهار برابر داده بیشتر جمع‌آوری کردند. این امر به آن‌ها امکان داد تا عدم قطعیت تجربی را تا ۲ برابر کاهش دهند.

اگر نتایج، نیروی پنجم طبیعت را آشکار کند، می‌تواند به توضیح برخی از بزرگترین سؤالات علم کمک کند، از جمله: ماده تاریک از چه چیزی ساخته شده است؟ انرژی تاریک چیست؟ و چرا جهان دارای ماده بسیار بیشتری نسبت به ضد ماده است؟ دانشمندان متوجه شده اند که برای پاسخ به این سوالات ممکن است مجبور شوند از محدوده مدل استاندارد فراتر روند؛ و راز‌هایی مانند تکان خوردن میون، خرده نان است که راه را برای انقلاب بعدی در فیزیک می‌سازد.