Пятый элемент. Физики обнаружили неведомую силу природы
Возможно, в физике скоро появится пятое фундаментальное взаимодействие — в дополнение к гравитации, электромагнетизму, сильным и слабым ядерным силам. Кто его заказывал?
Пару недель назад по научно-популярным источникам внезапно распространилась весть: венгерский физик профессор Атилла Краснахоркаи якобы открыл новую силу природы — пятое фундаментальное взаимодействие. На самом деле это уже вторая волна новости: первая прокатилась по миру еще в 2016 году, когда в Physics Review Letters вышла первая статья Краснахоркаи на эту тему. В этот раз результат подтвержден на совсем другой экспериментальной модели.
Ну так что, спросит нетерпеливый читатель, открыто новое взаимодействие или пока все-таки нет? Но на такой прямой вопрос ему вряд ли кто-то ответит. Придется слегка погрузиться в подробности.
Что видели в Венгрии
Когда возбужденное ядро — например, изотоп бериллия — переходит в обычное состояние, оно отдает избыток энергии в виде фотона. Этот фотон, будучи достаточно энергичным, может породить пару из электрона и позитрона, которые разлетятся, а экспериментаторам останется только их поймать, то есть зарегистрировать. Скорее всего, электрон и позитрон полетят вперед, и чем энергичнее был фотон, тем больше вероятность такого разлета (хотя в принципе они могут разлетаться под любыми углами, но с ростом угла число зарегистрированных электронов и позитронов должно плавно спадать).
Однако в 2015 году Краснахоркаи с коллегами увидели другое: некоторый избыток электронов и позитронов разлетался под углом 140о. Такое могло бы быть, если время от времени ядро сбрасывает избыток энергии в виде новой, доселе неведомой частицы. Частица эта должна быть «бозоном» (не спрашивайте) — то есть относиться к тому же классу, что и бозон Хиггса, фотон, глюоны и прочие переносчики фундаментальных взаимодействий.
Зачем венграм из Института ядерных исследований в Дебрецене вздумалось бомбардировать литий протонами, получать возбужденный бериллий и измерять разлет электронов и позитронов? На этот вопрос мы ответим чуть позже. Важно лишь, что они увидели при этом не то, что ожидали.
Ну и что с того? Если бы каждый раз, когда в какой-то лаборатории на каком-то приборе физики видят что-то странное, они заявляли бы о новой частице и новой фундаментальной силе, человеческое знание пришло бы в полный хаос буквально в течение года. Именно поэтому так важен результат, обнародованный сейчас: Краснахоркаи повторили свой опыт, но теперь уже с ядром гелия. Аномальный угол теперь составлял 115о, но это по-прежнему соответствовало новому бозону с той же массой 17 МэВ и теми же свойствами.
Кстати, что такое 17 МэВ? Это в 33 раза тяжелее электрона, в 60 раз легче протона и в 7500 раз легче бозона Хиггса. То есть нормальный такой бозон, небольшой, но вполне заметный. Назвали его Х17, хотя, конечно, придумывать имя новой частице слегка преждевременно: для того, чтобы официально заявить о ее открытии, странного угла в 115о недостаточно.
Этого, однако, достаточно, чтобы слегка всполошиться: неужели долгожданная «новая физика» внезапно вышла из-за угла?
Как открывают фундаментальные силы
Фундаментальных сил в природе четыре: этому автора учили в вузе в конце 1970-х, и этому же, в общем, учат студентов сегодня. Если существует еще одна, пятая фундаментальная сила, надо серьезно пересмотреть взгляды на жизнь.