Немецкие, швейцарские и австралийские физики выявили потенциальные признаки существования пятой фундаментальной силы, которая, возможно, проявляется внутри атомных ядер. Подтверждение этого открытия может привести к расширению Стандартной модели физики и способствовать пониманию ряда необъясненных явлений, наблюдаемых во Вселенной.
В настоящее время все известные взаимодействия в природе объясняются четырьмя фундаментальными силами: электромагнитной, гравитационной, сильным и слабым ядерными взаимодействиями. Тем не менее, исследователи полагают, что могут существовать и другие силы, которые пока не выявлены и проявляются лишь на очень малых масштабах.
Новое физическое исследование было посвящено поиску гипотетической пятой силы, потенциально воздействующей на взаимодействие между нейтронами в ядре атома и электронами, находящимися вокруг них. Считается, что переносить эту силу способна частица Юкавы, наличие которой на данный момент не получило подтверждения.
Вместо того чтобы искать признаки новой силы в космических масштабах, как это делалось ранее, ученые на этот раз исследовали поведение электронов в атомах кальция. Получая дополнительную энергию, электроны переходят на более высокие энергетические уровни, после чего возвращаются в исходное состояние. Продолжительность этого процесса зависит от структуры ядра и может быть спрогнозирована с использованием Стандартной модели.
При изучении изотопов кальция, содержащих различное число нейтронов, ученые выявили незначительные расхождения в результатах расчетов. Данные отклонения могут свидетельствовать о наличии неизученного взаимодействия, которое, возможно, объясняется существованием частицы-переносчика с массой от 10 до 10 миллионов электронвольт.
Предварительные данные нуждаются в дополнительной проверке, однако они уже помогают сузить область поиска пятой силы и предоставляют ученым новые направления для будущих исследований. Подтверждение этой гипотезы способно объяснить такие загадки, как природа темной материи или отсутствие антиматерии во Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале .