Новые исследования подтвердили наличие частицы Х17, таинственного бозона, который, возможно, является посредником в ранее не открытом фундаментальном взаимодействии.
На сегодняшний день считается, что все взаимодействия, происходящие в мире, являются проявлениями четырех фундаментальных сил: гравитации, электромагнетизма, сильного и слабого ядерных взаимодействий. Тем не менее, существует вероятность того, что их перечень не является полным, и существование еще одной, пока не открытой формы взаимодействия может пролить свет на некоторые нерешенные вопросы в физике.
В 2015 году венгерские ученые сообщили о возможных указаниях на существование такой «пятой силы», обнаруженных в виде аномалий распада нестабильного изотопа бериллия-8. Годом позже их анализ повторили — и подтвердили — физики из США. В своей новой работе Атилла Кразнахоркай и его коллеги из венгерского Института ядерных исследований (Atomki) представили дополнительные доказательства, подтверждающие вероятность существования таинственной частицы, временно обозначенной как бозон X17. Об этом они сообщают в статье, представленной в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.
Сами по себе изотопы бериллия-8 крайне нестабильны, и в экспериментах их получали бомбардировкой лития-7 протонами. Короткоживущие ядра бериллия тут же распадались с испусканием фотона, который, в свою очередь, сразу распадался на электрон и позитрон. Благодаря закону сохранения, угол разлета этой пары частиц тем меньше, чем больше энергия исходного фотона. Как и ожидалось, чем шире угол — тем меньше частиц наблюдали ученые.
На угле примерно 140° зафиксировано резкое увеличение количества электрон-позитронных пар. В работе, опубликованной в 2015 году, физики не смогли найти иного объяснения этому, кроме как гипотетическое существование неизвестной частицы, распад которой приводит к возникновению данной аномалии. Предполагается, что ее масса составляет приблизительно 16,7 МэВ, а время жизни — около десятых миллиардных долей секунды. По мнению исследователей, X17 может являться калибровочным бозоном — посредником в пятом, пока не описанном, фундаментальном взаимодействии.
Стандартная модель современной физики элементарных частиц связывает каждую из фундаментальных сил с соответствующими калибровочными бозонами: глюоны — для сильного, фотоны — для электромагнитного и так далее. Взаимодействие, за которое может быть ответствен бозон X17 (цифра соответствует массе частицы — примерно в 33 раза тяжелее электрона), пока не известно. Тем не менее венгерские ученые еще раз подтвердили его существование в новых экспериментах.
Авторы исследования в этот раз сосредоточились на процессе образования электрон-позитронных пар, возникающем при переходе возбужденных ядер гелия в состояние с более низкой энергией. Необычное количество частиц было зарегистрировано под углом приблизительно 115°, и расчеты также показали, что этот пик может быть связан с частицей, имеющей массу около 16,84 МэВ. Несмотря на то, что до официального подтверждения существования нового бозона Х17 еще предстоит пройти значительный путь, Атилла Кразнахоркай и его команда продолжают поиски с большим энтузиазмом.
Пока их статья находится на стадии подготовки к отправке в рецензируемый журнал, нет никаких сомнений, что в скором времени другие исследовательские группы приступят к анализу полученных результатов и поиску дополнительных подтверждений существования загадочной частицы.