Amerikai fizikusok szerint eddig ismeretlen erőt találtak az MTA Atomkiban

A Nature News május 25-én közölt cikke – Hungarian physics lab found a fifth force of nature? címmel – az MTA Atomkiban elvégzett kísérletekre hivatkozik. Ezekről a kísérletekről idén februárban már beszámoltunk az MTA honlapján.

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.

Elektron-pozitron spektrométer az Atomkiban Forrás: MTA Atomki

A magyar kutatók által elvégzett kísérlet felkeltette a nemzetközi kutató közösség figyelmét, az elméleti és a kísérleti szakemberekét egyaránt. Azonban 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 laboratóriumok, 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 jelenleg nagy erőkkel 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 az elmúlt év 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.

„A méréseinket természetesen mi is folytatni fogjuk az MTA Atomki új Tandetron gyorsítójánál, egy új elektron-pozitron spektrométer segítségével. Az atommag, mint egy nagyon speciális femto-laboratórium tartalmazza az összes eddig ismert kölcsönhatást, sőt valószínűleg az eddig ismeretlen ötödik kölcsönhatást is. Ez biztosítja számunkra, hogy erre az új kölcsönhatásra további információkat szerezzünk” – mondta Krasznahorkay Attila.