كشف علماء الفيزياء أن النظرية المحيرة القائلة بإمكانية وجود قوة خامسة من الطبيعة جرى تعزيزها بفضل التذبذب غير المتوقع لجسيم دون ذري.
وفقًا للفهم الحالي، هناك 4 قوى أساسية في الطبيعة 3 منها –القوة الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة- موضحة بالنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.
ومع ذلك، فإن النموذج لا يفسر القوة الأساسية الأخرى المعروفة، أو الجاذبية، أو المادة المظلمة -وهي مادة غريبة وغامضة يعتقد أنها تشكل حوالي 27% من الكون.
يقول الباحثون الآن إنه يمكن أن تكون هناك قوة أساسية خامسة أخرى للطبيعة، ويوضح الدكتور ميتش باتيل، من إمبريال كوليدج لندن: “نحن نتحدث عن قوة خامسة لأننا لا نستطيع بالضرورة شرح السلوك في هذه التجارب مع القوى الأربعة التي نعرفها”.
تأتي البيانات من التجارب التي أجريت في منشأة Fermilab الأمريكية لمسرع الجسيمات، والتي استكشفت كيفية تحرك جسيمات دون ذرية تسمى “الميونات”، تشبه الإلكترونات ولكنها أثقل بحوالي 200 مرة في مجال مغناطيسي.
وتابعت الدراسة تذبذب جسيمات الميونات، خلال انتقالها عبر مجال مغناطيسي، لتكتشف أنه لا يمكن تفسير قياسات “التذبذب” المغناطيسي للميون بالنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، ومن المحتمل أن تشير إلى قوة خامسة غير معروفة.
نظرًا لأن الميونات تتشكل بشكل طبيعي عندما تضرب الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض، فإن هذه النتائج يمكن أن تغير الطريقة التي نعتقد أن الكون يعمل بها.
ويملك الميون مثل الإلكترون قوة مغناطيسية داخلية صغيرة تتسبب في اهتزازه، أو ما يعرف تقنيا بأنه “تحرك مداري” بما يشبه رأس المغزل، أثناء وجوده في مجال مغناطيسي.
واختلفت سرعة الاهتزاز التي جرى قياسها خلال التجربة، عما كان متوقعًا وفق النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات، وهي نظرية تشرح كيفية تفاعل اللبنات الأساسية للمادة والتي تحكمها القوى الأساسية الأربعة في الكون.
تستند هذه النتائج إلى بيانات صادرة في عام 2021، والتي ألمحت إلى وجود بعض العوامل الغامضة بينما يحاول الباحثون كشف التناقض بين التوقعات النظرية ونتائج التجارب العملية.
وقال بريندان كيسي، كبير العلماء في مختبر فيرمي وأحد مؤلفي ورقة بحثية حول النتائج نشرت في مجلة “فيزيكال ريفيو ليتر”: “نحن نبحث عن مؤشر على أن الميون يتفاعل مع شيء لا نعرفه. يمكن أن يكون أي شيء: جسيمات جديدة، قوى جديدة، أبعاد جديدة، سمات جديدة للزمكان، أي شيء”.
