Физики обнаружили пятую силу природы. Что означает это открытие

186k full reads
306k story viewsUnique page visitors
186k read the story to the endThat's 61% of the total page views
3,5 minutes — average reading time
Новое открытие может поставить всю современную физику с ног на голову
Новое открытие может поставить всю современную физику с ног на голову
Новое открытие может поставить всю современную физику с ног на голову

Американские ученые из лаборатории им. Энрико Ферми объявили, что им удалось открыть пятую силу. Открытие еще предстоит подтвердить. Если это случится, то Нобелевка ученым обеспечена - открытие совершит настоящий переворот в современной физике.

А мы пока попробуем разобраться, в чем суть сделанного открытия и какие перспективы оно сулит.

В современной физике известно четыре вида силы. Эти силы и определяют взаимодействие всех объектов в нашем мире.

Четыре фундаментальных взаимодействия

Гравитация. Взаимодействие между объектами, обладающими массой. Чем больше масса и чем ближе находятся объекты - тем сильнее они притягиваются друг к другу. Мы хорошо знаем этот эффект на нашей Земле, стоит только чуть подпрыгнуть.

Физики обнаружили пятую силу природы. Что означает это открытие
Физики обнаружили пятую силу природы. Что означает это открытие

Гравитационное взаимодействие - самое слабое из всех. Но за счет гигантской массы нашей планеты, вращения Луны вокруг Земли и нашей планеты вокруг Солнца мы сталкиваемся с ним каждый день и хорошо знаем.

Электромагнитная сила. Заряженные частицы взаимодействуют друг с другом через электромагнитное поле. Разные заряды притягиваются, одинаковые - отталкиваются.

Это тоже взаимодействие, которое нам очень хорошо знакомо в жизни. Мы крепим магнитик на холодильник. Мы включаем свет, который тоже опосредованно связан с электромагнитной силой.

Слабые ядерные силы. Это взаимодействие, наблюдаемое при так называемом бета-распаде атомного ядра. Когда выделяется электрон или позитрон вместе с нейтральной частицей.

Сильное ядерное взаимодействие. Основа нашего мира.

Вы помните про то, что одинаковые заряды отталкиваются? А вот сильное ядерное взаимодействие собирает одинаково заряженные частицы - протоны - в одно мощное ядро. Без этих сил во Вселенной никогда бы не возникло тяжелых элементов, ведь протоны отталкивались бы друг от друга.

Физики обнаружили пятую силу природы. Что означает это открытие
Физики обнаружили пятую силу природы. Что означает это открытие

Ученые полагают, что все эти виды силы могут иметь одну природу. И были попытки создать объединенную теорию всех взаимодействий. Это бы дало серьезный импульс всей физике. Но пока у ученых не хватает данных для создания такой теории.

Мюон - разрушитель современной физики

Ученые проводят эксперимент Muon g-2 в Фермилаб (лаборатория неподалеку от Чикаго). Это сложная современная физика, но попробуем разобрать ее суть, не прибегая к трехэтажным уравнениям и высшей математике.

Мюон - частица с отрицательным зарядом. Но, в отличие от электрона, не так сильно отклоняется при прохождении магнитного поля. Мюон тяжелее электрона в 207 раз, при этом меньше протона в 9 раз. Роль мюонов в природе до конца непонятна.

Почему же мюон так интересует современных физиков?

Сейчас в физике используется так называемая Стандартная модель. Она была принята в 70-е, после открытия кварков.

Стандартная модель описывает все современные виды взаимодействия. Она определяет, какие существуют в природе силы и элементарные частицы.

Наверняка (раз уж вы дочитали статью до этого момента!) вы слышали о таких сущностях, как Темная материя и Темная энергия. Звучит, как арсенал Дарта Вейдера из «Звездных войн». Но эти понятия всерьез важны для описания мира - движения галактик, расширения Вселенной с ускорением. Иначе цифры в уравнениях не сходятся с наблюдениями.

По данным современной астрофизики, 95% Вселенной состоит из темной материи и темной энергии. И только 5% приходятся на видимые объекты
По данным современной астрофизики, 95% Вселенной состоит из темной материи и темной энергии. И только 5% приходятся на видимые объекты
По данным современной астрофизики, 95% Вселенной состоит из темной материи и темной энергии. И только 5% приходятся на видимые объекты

Темную материю и темную энергию никто не видел и зафиксировать не смог. Но согласно современной научной теории, на нее приходится 95% вещества во Вселенной.

Стандартная модель, которая в свое время дала прорыв в физике, сейчас сильно тормозит науку. В ее рамках мир как бы уже и открыт, исследовать больше нечего.

Эксперимент Muon g-2 посвящен поиску так называемого аномального магнитного момента мюона. Это значит, что магнитный момент мюона будет отличаться от расчетов, которые задаются уравнениями Стандартной модели. А значит, она не верна!

Что более интересно, аномалия мюона берется не просто так. А из-за взаимодействия с частицами, которые пока неизвестны науке.

Пятая сила природы

Ученые объявили, что, возможно, они наконец обнаружили новую, пятую силу природы. В научном журнале Physical Review Letters ученые рассказали о ходе эксперимента.

Мюоны разгонялись кольцу в циркулярном коллайдере. На них воздействовали мощным магнитным полем. И то самое отклонение от расчетных данных было зафиксировано!

В этом кольце и разгоняли мюоны. Температура в нем поддерживается на уровне минус 270 градусов - практически, на уровне абсолютного нуля
В этом кольце и разгоняли мюоны. Температура в нем поддерживается на уровне минус 270 градусов - практически, на уровне абсолютного нуля
В этом кольце и разгоняли мюоны. Температура в нем поддерживается на уровне минус 270 градусов - практически, на уровне абсолютного нуля

Это, возможно, и есть проявление пятой силы природы, ранее не известной науке.

Почему «возможно», а не 100%. Дело в том, что сейчас остается 1 шанс из 40 тысяч, что это была статистическая погрешность. А по канонам современной физики, статистическая погрешность должна быть на уровне 1 шанс на 3,5 миллионов.

«Мы обнаружили, что взаимодействие мюонов не согласуется со Стандартной моделью. Это открывает будущее с новыми законами физики, новыми частицами и новыми, невиданными до сих пор силами», - цитирует BBC слова участника группы ученых профессора Марка Ланкастера.

Ученым осталось только еще раз повторить эксперимент, снизив вероятность статистической погрешности. И тогда открытие пятой силы будет признано официально.

Какие возможности потенциально может дать нам открытие пятой силы:

-Открытие новых частиц, которые отвечают за пятую силу природы.

-Уточнить картину мира. Как на самом деле устроена Вселенная?

-Открыть новые горизонты в физике, которая сейчас явно находится в тупике.

-Создание единой теории фундаментальных взаимодействий.

Все это может привести к технологическому прорыву, сравнимому с тем, что мы наблюдали во второй половине XX века.

.