Учени стартират амбициозно изследване на “тъмната сила” на природата, която ако бъде открита, ще отвори вратата за нов аспект от вселената, изплъзващ се до момента от вниманието ни.

Те ще търсят доказателства за нова фундаментална сила, образуваща мост между обикновената материя, изграждаща света около нас и невидимия “тъмен сектор”, за които се твърди, че съставлява огромна част от космоса.

Шансовете за успех са малки, но ако подобна сила бъде открита, това ще е едно най-значимите открития в историята на физиката. Най-добрата теория за реалността, с която физиците разполагат, обяснява едва 4% от видимата вселена. Останалото е мистерия, съставена от тъмна материя – странният материал, витаещ около галактиките, и още по-озадачаващата тъмна енергия, вещество, за което се смята, че обяснява все по-бързото разширяване на вселената.

“В момента не знаем, от какво са изградени 90% от космоса. Ако открием тази сила, ще променим напълно съществуващата в момента парадигма. Това ще разкрие нов свят, и ще ни помогне да разберем частиците и силите, съставляващи тъмния сектор”, казва Мауро Раги, изследовател от Университета Sapienza в Рим.

В момента учените познават едва 4 основни взаимодействия. Електромагнитното взаимодействие позволява провеждането на разговори по мобилните телефони, но в същото време ни пречи да паднем от стола. Без така нареченото силно ядрено взаимодействие, вътрешността на атомите би се разпаднала. Слабото ядрено взаимодействие играе централна роля в ядреното делене, а гравитацията – най-разпространената природна сила, държи краката ни здраво на земята.

Възможно е да съществуват и други сили, останали незабелязани до момента. Те биха обяснили поведението на непознатите частици, съставляващи тъмната материя, които потенциално може би оказват неуловим ефект върху взаимодействията, с които сме по-запознати.

Този месец Раги и колегите му ще включат инструмент в Националния институт за ядрена физика, край Рим, проектиран да търси възможна пета природна сила. Машината ще записва какво се случва когато диамант с дебелина десета от милиметъра бъде поразен от поток от частици антиматерия, наречени позитрони.

Когато позитроните се разбият в диаманта, те автоматично се сливат с електроните и изчезват в слаб изблик на енергия. Обикновено отделената енергия е под формата на две частици светлина, наречени фотони. Но ако в природата съществува пета сила, ще се случи нещо различно. Вместо производството на два видими фотона, при сблъсъка ще се отдели само един, наред с така наречения тъмен фотон. Тази любопитна, хипотетична частица е тъмния еквивалент на частиците светлина. Тя носи еквивалента на тъмното електромагнитно взаимодействие.

За разлика от обикновените частици светлина, тъмните фотони, произведени от машината, ще бъдат невидими за детектора. Сравнявайки енергията и посоката на изстреляните позитрони, учените ще могат да кажат дали се е образувала невидима частица и да отгатнат масата и. Макар нормалните фотони да нямат маса, това не важи за тъмните фотони, машината ще търси тези близо 50 пъти по-тежки от електроните частици.

Тъмният фотон, ако изобщо съществува, вероятно има незабележимо влияние върху света, който виждаме. Информацията за масата му и видът частици, на които може да се разпадне, ще ни даде представа за това, от какво е изградена огромна част от вселената, отвъд нашите възприятия.

Експериментът ще продължи до края на годината, но съществуват планове за преместване на инструмента в университета Корнел през 2021 г. Там той ще бъде свързан към по-мощен ускорител на частици.

В момента физиците могат само да гадаят за сложността на тъмния сектор. Възможно е да не съществуват други сили. Тъмната материя може би се оформя само от гравитацията и се състои от само един вид частици. Но ако се окаже далеч по-разнообразна, ни предстои да открием невидими частици и сили.

Самият факт, че съвременните теории оставят масто за екзотични частици, като тъмните фотони означава, че физиците се чувстват задължени да ги потърсят.

Източник: theguardian.com