Может ли новая, пятая сила природы дать ответы на наши самые большие вопросы о темной материи и темной энергии? Это и есть цель текущих исследований.
Стандартная модель физики частиц долгое время считалась вершиной научного достижения, описывая четыре фундаментальные силы и множество частиц. Однако она охватывает менее 5% от всей материи и энергии во Вселенной. Около 25% составляет темная материя, невидимая субстанция, а оставшиеся 70% — темная энергия, загадочная сущность, вызывающая ускорение расширения Вселенной.
Астрофизик Пол Саттер отмечает: «Одно из первых, что замечают астрономы, — это очевидное сходство между темной материей и темной энергией. Почему эти два компонента нашей Вселенной имеют приблизительно равную силу?» Это поднимает вопрос о том, существует ли взаимодействие между этими темными компонентами.
Чтобы взаимодействовать, темная материя и темная энергия потребуют новой силы, отличной от четырех известных: гравитации, электромагнетизма, сильного и слабого ядерного взаимодействия. Концепция пятой силы возникла как возможное объяснение явлений, которые не могут быть объяснены Стандартной моделью.
Потенциальные проявления этой пятой силы включают:
Связь с темной материей или темной энергией: Некоторые ученые предполагают, что взаимодействия между темной материей и обычной материей могут быть обусловлены новой силой.
Теоретические частицы: Гипотетические частицы, такие как темные фотоны, могут служить посредниками пятой силы, взаимодействуя иначе с обычной материей.
Аномалии в ядерных распадах: В 2015 году венгерские исследователи сообщили о необъяснимых отклонениях в углах излучаемых частиц, что может указывать на существование новой частицы, названной «бозон Х».
Модифицированные теории гравитации: Некоторые ученые предполагают, что пятая сила может представлять собой форму модифицированной гравитации, способной объяснить аномалии в движении галактик или расширении Вселенной.
Высокоточные измерения в ядерной и атомной физике часто используются для поиска отклонений от предсказаний Стандартной модели, которые могли бы указывать на пятую силу. Астрономические наблюдения также играют ключевую роль, поскольку потенциальные эффекты новой силы могут быть видны на космических масштабах.
Если пятая сила будет обнаружена, это может перевернуть наши представления о природе Вселенной и привести к новой физике за пределами Стандартной модели. Это может иметь существенные последствия для нашего понимания структуры материи, эволюции космоса и даже технологических приложений.
Хотя идеи остаются гипотетическими, усилия по их обнаружению продолжаются с помощью экспериментов, использующих новейшие технологии и теоретические модели. Некоторые из идей уже получили названия, такие как квинтэссенция и «темный фотон».
Чтобы проверить эти идеи, необходимо обратиться к космосу за ответами. Если существует пятая сила, она должна быть очень тонкой. Более сильные проявления пятой силы уже исключены наблюдениями галактических скоплений, расширением Вселенной и даже поведением нейтронных звезд. Для выявления какого-либо сигнала, отличающегося от ожиданий, потребуется действительно огромный объем данных.