A természet ötödik erejét találták meg magyar fizikusok

Elektron-pozitron spektrométer az Atomkiban
Fotó: MTA Atomki

A Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézetének kísérleti eredményeit világszerte próbálják majd megismételni. A Nature News cikke Hungarian physics lab found a fifth force of nature? címmel – az MTA Atomkiban elvégzett kísérletekre hivatkozik.

Krasznahorkay Attila és munkatársai egy elektron-pozitron spektrométerrel vizsgálták a nagyenergiás atommag-átmenetekben keletkező elektron-pozitron párok szögkorrelációját, és az előrejelzésekhez képest egy olyan eltérést tapasztaltak, amit a jelenlegi magfizikai ismeretek alapján nem lehet értelmezni. A megfigyelés ugyanakkor összhangban van egy új, kis tömegű semleges részecske feltételezésével, aminek a tulajdonságai egyeznek az elméletileg várható sötét fotonéval. A sötét fotont a sötét anyag részecskéi közötti kölcsönhatás leírására vezették be.

A magyar kutatók által elvégzett kísérlet felkeltette a nemzetközi kutatói közösség figyelmét, az elméleti és a kísérleti szakemberekét egyaránt. Azt gyanítják, hogy nem sötét fotont sikerült kimutatni, hanem egy új, ötödik erőt, vagyis a természet ötödik alapvető kölcsönhatását (a gravitáción, az elektromágneses kölcsönhatáson, az erős és a gyenge magerőn kívül).

A bejelentésre felbolydult a fizikus közösség, és világszerte független méréseket fognak elvégezni nagyhírű laboratóriumokban, hogy a debreceni MTA Atomki megfigyeléseit megerősítsék vagy megcáfolják.

Krasznahorkay Attila az mta.hu-nak elmondta: kísérletükben ők a sötét kölcsönhatás közvetítő részecskéjét, a sötét fotont keresték. Valójában ez egy ötödik erő, az úgynevezett sötét erő felfedezését jelentené, aminek a kutatása nagy intenzitással folyik a világ nagy részecskefizikai laboratóriumaiban. A sötét foton létezésének elméletét az elmúlt években részletesen kidolgozták. Egy ugyanolyan (U1) szimmetriával rendelkező részecske lehetne, mint a foton, a látható fény kvantuma, ami az elektromágneses kölcsönhatást közvetíti. Ha azonban két egyforma szimmetriával (U1) rendelkező részecske van a természetben, akkor az elmélet szerint azok kölcsönhatása is lehetséges. Ezen kölcsönhatás erősségét a korábbi kísérleti adatok (a müon g-2 anomáliájának illesztése) alapján meg tudták határozni.

A debreceni kísérletben felfedezett részecske csatolási állandója azonban csak az elméletileg várható érték kb. tizedrészének adódott. A történetet színesíti, hogy 2015 végén a sötét fotonra előre jelzett csatolási állandó tartományt kísérletileg kizárták, de ez a kizárás a Debrecenben felfedezett részecskét nem érintette. Ezt a furcsa, kis csatolási állandóval rendelkező részecskét az amerikai elméleti fizikusok egy csoportja egy speciális tulajdonságokkal rendelkező (protonokhoz kevésbé csatolódó, protonfóbiásnak nevezett) ötödik kölcsönhatásként értelmezte. Ez keltette fel a Nature újságírójának a figyelmét.