Fizicieni din Germania, Elveția și Australia au realizat un nou studiu care restrânge posibilele semne ale unei a cincea forțe fundamentale – o interacțiune necunoscută care ar putea exista în interiorul atomilor, între electroni și neutroni.
Până în prezent, toată fizica cunoscută este guvernată de patru forțe fundamentale: gravitația, electromagnetismul, forța nucleară tare și forța nucleară slabă. Acestea explică aproape toate interacțiunile observate în Univers, de la formarea stelelor până la structura atomilor. Cu toate acestea, există fenomene pe care Modelul Standard – teoria de bază a fizicii particulelor – nu le poate explica în totalitate, cum ar fi materia întunecată sau lipsa unei teorii cuantice a gravitației.
Pentru a extinde înțelegerea actuală, cercetătorii investighează posibile forțe necunoscute, intermediați de particule ipotetice. Una dintre aceste particule este particula Yukawa, despre care se presupune că ar putea media o forță slabă între componentele nucleului atomic și electroni. Dacă ar exista, această particulă ar acționa la distanțe foarte mici și ar avea o masă între 10 și 10 milioane de electronvolți (eV).
Studiul recent s-a concentrat pe cinci izotopi ai calciului, aleși datorită configurațiilor lor nucleare diferite, dar având același număr de protoni. Prin analiza tranzițiilor atomice — salturile electronilor între nivele energetice în jurul nucleului — cercetătorii au reușit să detecteze variații subtile în comportamentul acestora, în funcție de numărul de neutroni.
În mod normal, aceste variații pot fi prezise de Modelul Standard și analizate printr-un așa-numit „grafic King”, un instrument care corelează tranzițiile atomice cu structura nucleului. Dacă datele experimentale nu se aliniază perfect cu predicțiile graficului King, ar putea exista o influență suplimentară – o forță încă nedetectată.
Rezultatele au arătat o mică abatere, care nu poate fi explicată complet prin fizica cunoscută. Deși această diferență ar putea fi cauzată de o incertitudine în calcule, ea este suficient de clară pentru a sugera un posibil efect al unei interacțiuni necunoscute. Această interacțiune ar putea fi semnul unei noi forțe fundamentale, sugerată de influența particulei Yukawa.
Totuși, autorii studiului atrag atenția că sunt necesare cercetări suplimentare. Doar prin experimente mai precise și modelări teoretice rafinate se va putea determina dacă diferențele observate sunt efecte reale ale unei forțe noi sau doar artefacte ale măsurătorilor.
Această cercetare oferă o direcție clară pentru viitoare investigații și contribuie la efortul global de a descoperi ceea ce se ascunde dincolo de limitele Modelului Standard.