Evren dört temel kuvvet tarafından yönetilir: yerçekimi, elektromanyetizma ve güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler. Bu kuvvetler, çevremizde gördüğümüz her şeyin hareketini ve davranışını yönlendirir. En azından biz böyle düşünüyoruz. Ancak son birkaç yıldır beşinci temel gücün kanıtları artmaktadır. Yeni araştırmalar bu beşinci gücü keşfetmedi, ancak bu kozmik güçleri hala tam olarak anlamadığımızı gösteriyor.
Temel kuvvetler, parçacık fiziğinin standart modelinin bir parçasıdır. Bu model, gözlemlediğimiz elektronlar, protonlar, antimadde ve benzeri gibi çeşitli kuantum parçacıklarını açıklar. Kuarklar, nötrinolar ve Higgs bozonu modelin bir parçasıdır.
Modeldeki “kuvvet” terimi bir yanlış isimdir. Standart modelde, her bir kuvvet bir tür taşıyıcı bozonun sonucudur. Fotonlar elektromanyetizma için taşıyıcı bozonlardır. Gluonlar güçlüler için taşıyıcı bozonlardır ve W ve Z olarak bilinen bozonlar zayıflar içindir. Yerçekimi teknik olarak standart modelin bir parçası değildir, ancak kuantum yerçekiminin graviton olarak bilinen bir bozonu olduğu varsayılmaktadır. Hala kuantum yerçekimini tam olarak anlamıyoruz, ancak bir fikir, yerçekiminin büyük bir birleşik teori üretmek için standart modelle birleştirilebileceği (BAĞIRSAK).
Şimdiye kadar keşfettiğimiz her parçacık standart modelin bir parçasıdır. Bu parçacıkların davranışı modele son derece hassas bir şekilde uyar. Standart modelin ötesinde parçacıklar aradık, ancak şimdiye kadar hiç bulamadık. Standart model bilimsel anlayışın zaferi. Kuantum fiziğinin zirvesidir.
Ama bazı ciddi sorunları olduğunu öğrenmeye başladık.
Başlangıç olarak, standart modelin yerçekimi ile düşündüğümüz şekilde birleşemediğini biliyoruz. Standart modelde, temel kuvvetler daha yüksek enerji seviyelerinde “birleşir”. Elektromanyetizma ve zayıf olanlar elektrokeakte birleşir ve elektrokeak elektronükleer kuvvet olmak için güçlülerle birleşir. Aşırı yüksek enerjilerde, elektronükleer ve yerçekimi kuvvetleri birleşmelidir. Parçacık fiziğindeki deneyler birleşme enerjilerinin eşleşmediğini göstermiştir.
Daha sorunlu ise karanlık madde meselesidir. Karanlık madde ilk önce bir galaksinin dış kenarındaki yıldızların ve gazın yerçekimi tarafından tahmin edilenden daha hızlı hareket ettiğini açıklamak için önerildi. Yerçekimi teorimiz bir şekilde yanlış ya da galaksilerde görünmez (karanlık) bir kütle olmalı. Son elli yılda, karanlık maddeye ilişkin kanıtlar gerçekten güçlendi. Karanlık maddenin galaksileri nasıl bir araya getirdiğini, belirli galaksilere nasıl dağıldığını ve nasıl davrandığını gözlemledik. Bunun normal madde veya kendisiyle güçlü bir şekilde etkileşmediğini biliyoruz ve çoğu galaksideki kitlenin çoğunluğunu oluşturuyor.
Ancak standart modelde karanlık maddeyi oluşturabilecek hiçbir parçacık yoktur. Karanlık maddenin küçük kara delikler gibi bir şeyden yapılmış olması mümkündür, ancak astronomik veriler bu fikri gerçekten desteklemez. Karanlık madde büyük olasılıkla henüz keşfedilmemiş bir parçacıktan yapılmıştır, standart modelin öngörmediği bir parçadır.
Sonra karanlık enerji var. Uzak gökadaların ayrıntılı gözlemleri, evrenin giderek artan bir oranda genişlediğini göstermektedir. Bu süreci yönlendiren bir tür enerji var gibi görünüyor ve nasıl olduğunu anlamıyoruz. Bu hızlanma, evrenin genişlemesine neden olan bir tür kozmolojik sabit olan uzay ve zamanın yapısının bir sonucu olabilir. Bunun henüz keşfedilmemiş yeni bir güç tarafından yönlendirilmesi olabilir. Karanlık enerji ne olursa olsun, evrenin üçte ikisinden fazlasını oluşturur.
Bütün bunlar, standart modelin en iyi ihtimalle eksik olduğunu gösterir. Evrenin çalışma biçiminde temelde eksik olduğumuz şeyler var. Süpersimetriden henüz keşfedilmemiş kuarklara kadar standart modeli düzeltmek için birçok fikir önerilmiştir, ancak bir fikir, beşinci temel kuvvetin olmasıdır. Bu kuvvetin kendi taşıyıcı bozonları ve keşfettiklerimizin ötesinde yeni parçacıkları olacaktı.
Bu beşinci kuvvet, standart modelle çelişen ince yollarla gözlemlediğimiz parçacıklarla da etkileşime girecektir. Bu bizi böyle bir etkileşimin kanıtına sahip olduğunu iddia eden yeni bir makaleye getiriyor.
Makale, helyum-4 çekirdeklerinin çürümesinde bir anomaliye bakar ve daha önce berilyum-8 çürümelerini araştırır. Berilyum-8, helyum-4'ün iki çekirdeğine çürüyen kararsız bir çekirdeğe sahiptir. 2016 yılında ekip, berilyum-8'in bozulmasının standart modeli biraz ihlal ettiğini gördü. Çekirdekler heyecanlı bir durumda olduğunda, çürürken bir elektron-pozitron çifti yayabilir. Daha büyük açılarda gözlenen çiftlerin sayısı, standart modelin öngördüğünden daha fazladır ve Atomki anomalisi olarak bilinir.
Deneme hatası da dahil olmak üzere anomali için birçok olası açıklama vardır, ancak bir açıklama, X17 adlı ekibin bozonundan kaynaklandığıdır. Kütlesi 17 MeV olan (henüz bilinmeyen) beşinci bir temel kuvvet için taşıyıcı bozonu olurdu. Yeni makalede, ekip helyum-4'ün bozulmasında benzer bir tutarsızlık buldu. X17 partikülü de bu anormalliği açıklayabilir.
Bu heyecan verici görünse de, dikkatli olmanız için bir neden var. Yeni kağıdın ayrıntılarına baktığınızda, biraz garip veri ayarı var. Temel olarak, ekip X17'nin doğru olduğunu varsayar ve verilerin modellerine uyacak şekilde yapılabileceğini gösterir. Bir modelin gösterilmesi Yapabilmek anomalilerin modelinizi kanıtlamakla aynı olmadığını açıklayın yapar anomalileri açıklar. Başka açıklamalar da mümkündür. X17 mevcutsa, bunu diğer parçacık deneylerinde de görmüş olmalıydık ve görmedik. Bu “beşinci kuvvet” in kanıtı gerçekten zayıf.
Beşinci güç var olabilir, ama henüz bulamadık. Bildiğimiz şey, standart modelin tamamen toplanmadığı ve bu da bazı ilginç keşiflerin bulunmayı beklediği anlamına geliyor.
Kaynak: Varsayımsal X17 parçacığının varlığını destekleyen yeni kanıtlar, Krasznahorkay, A. J., et al.
Kaynak: Anormal iç çift oluşumunun 8 olarak gözlemlenmesi: Krasznahorkay, A. J., et al.
