Untuk beberapa waktu, ahli fizik telah memahami bahawa semua fenomena yang diketahui di Alam Semesta diatur oleh empat kekuatan asas. Ini termasuk daya nuklear yang lemah, kekuatan nuklear yang kuat, elektromagnetisme dan graviti. Walaupun tiga daya pertama semuanya merupakan bahagian dari Model Piawai fizik zarah, dan dapat dijelaskan melalui mekanik kuantum, pemahaman kita tentang graviti bergantung pada Teori Relativiti Einstein.
Memahami bagaimana keempat-empat kekuatan ini bersatu telah menjadi tujuan fizik teori selama beberapa dekad, yang pada gilirannya telah mendorong pengembangan pelbagai teori yang berusaha untuk mendamaikannya (iaitu Teori Super String, Gravitasi Kuantum, Teori Grand Unified, dll). Namun, usaha mereka mungkin rumit (atau dibantu) berkat penyelidikan baru yang menunjukkan mungkin ada kekuatan kelima di tempat kerja.
Dalam makalah yang baru diterbitkan dalam jurnal Huruf Kajian Fizikal, pasukan penyelidik dari University of California, Irvine menjelaskan bagaimana eksperimen fizik partikel baru-baru ini dapat menghasilkan bukti jenis boson baru. Boson ini nampaknya tidak berperilaku seperti boson lain, dan mungkin merupakan petunjuk bahawa masih ada kekuatan semula jadi yang mengatur interaksi asas.
Seperti yang dikatakan oleh Jonathan Feng, seorang profesor fizik & astronomi di UCI dan salah seorang penulis utama di atas kertas tersebut:
"Sekiranya benar, ini revolusioner. Selama beberapa dekad, kami telah mengetahui empat kekuatan asas: graviti, elektromagnetisme, dan kekuatan nuklear yang kuat dan lemah. Sekiranya disahkan oleh eksperimen selanjutnya, penemuan kekuatan kelima yang mungkin akan mengubah pemahaman kita mengenai alam semesta, dengan akibat untuk penyatuan kekuatan dan jirim gelap. "
Usaha yang membawa kepada penemuan berpotensi ini bermula pada tahun 2015, ketika pasukan UCI menemui sebuah kajian dari sekumpulan ahli fizik nuklear eksperimen dari Hungarian Academy of Sciences Institute for Nuclear Research. Pada masa itu, ahli fizik ini melihat anomali peluruhan radioaktif yang mengisyaratkan adanya zarah cahaya yang 30 kali lebih berat daripada elektron.
Dalam sebuah makalah yang menggambarkan penyelidikan mereka, penyelidik utama Attila Krasznahorka dan rakan-rakannya mendakwa bahawa apa yang mereka amati mungkin adalah penciptaan "foton gelap". Pendek kata, mereka percaya bahawa mereka akhirnya dapat menemui bukti Dark Matter, jisim misteri dan tidak kelihatan yang membentuk sekitar 85% jisim Alam Semesta.
Laporan ini sebahagian besarnya diabaikan pada masa itu, tetapi mendapat perhatian luas awal tahun ini ketika Prof Feng dan pasukan penyelidiknya menemukannya dan mula menilai kesimpulannya. Tetapi setelah mengkaji hasil pasukan Hungaria dan membandingkannya dengan eksperimen sebelumnya, mereka menyimpulkan bahawa bukti eksperimen tidak menyokong kewujudan foton gelap.
Sebaliknya, mereka mengemukakan bahawa penemuan itu dapat menunjukkan kemungkinan adanya kekuatan asas kelima. Penemuan ini diterbitkan dalam arXiv pada bulan April, yang ditindaklanjuti oleh sebuah kertas bertajuk "Model Fizik Partikel untuk Anomali 17 MeV dalam Peluruhan Nuklear Beryllium", yang diterbitkan dalam PRL Jumaat yang lalu.
Pada dasarnya, pasukan UCI berpendapat bahawa bukannya foton gelap, apa yang mungkin disaksikan oleh pasukan penyelidikan Hungaria adalah penciptaan boson yang belum ditemui - yang mereka namakan sebagai "protosobik X boson". Walaupun boson lain berinteraksi dengan elektron dan proton, boson hipotetis ini hanya berinteraksi dengan elektron dan neutron, dan hanya pada jarak yang sangat terhad.
Interaksi terhad ini dipercayai menjadi sebab mengapa zarah itu tidak diketahui hingga sekarang, dan mengapa kata sifat "fotobik" dan "X" ditambahkan pada nama. "Tidak ada boson lain yang kami amati yang mempunyai ciri yang sama," kata Timothy Tait, seorang profesor fizik & astronomi di UCI dan pengarang bersama makalah tersebut. "Kadang-kadang kita juga menyebutnya 'X boson,' di mana 'X' bermaksud tidak diketahui."
Sekiranya zarah seperti itu ada, kemungkinan untuk penemuan penyelidikan tidak akan ada habisnya. Feng berharap ia dapat bergabung dengan tiga kekuatan lain yang mengatur interaksi partikel (kekuatan nuklear elektromagnetik, kuat dan lemah) sebagai kekuatan yang lebih besar dan lebih mendasar. Feng juga berspekulasi bahawa penemuan yang mungkin ini dapat menunjukkan adanya "sektor gelap" alam semesta kita, yang diatur oleh materi dan kekuatannya sendiri.
"Ada kemungkinan kedua-dua sektor ini saling bercakap dan berinteraksi antara satu sama lain melalui interaksi yang agak terselubung tetapi mendasar," katanya. "Kekuatan sektor gelap ini dapat menjelma sebagai kekuatan protofopik ini yang kita lihat sebagai hasil percubaan Hungaria. Dalam pengertian yang lebih luas, ini sesuai dengan penyelidikan asal kami untuk memahami sifat bahan gelap. "
Sekiranya ini terbukti berlaku, maka ahli fizik mungkin lebih hampir mengetahui kewujudan jirim gelap (dan mungkin juga tenaga gelap), dua misteri terbesar dalam astrofizik moden. Terlebih lagi, ini dapat membantu para penyelidik dalam mencari fizik di luar Model Piawai - sesuatu yang menjadi perhatian para penyelidik di CERN sejak penemuan Higgs Boson pada tahun 2012.
Tetapi seperti yang dinyatakan oleh Feng, kita perlu mengesahkan kewujudan zarah ini melalui eksperimen lebih lanjut sebelum kita semua teruja dengan implikasinya:
"Partikel itu tidak terlalu berat, dan makmal mempunyai tenaga yang diperlukan untuk membuatnya sejak tahun 50-an dan 60-an. Tetapi alasan sukar ditemui ialah interaksinya sangat lemah. Yang mengatakan, kerana zarah baru itu sangat ringan, ada banyak kumpulan eksperimen yang bekerja di makmal kecil di seluruh dunia yang dapat menindaklanjuti tuntutan awal, sekarang mereka tahu di mana mencarinya. "
Sebagai kes baru-baru ini yang melibatkan CERN - di mana pasukan LHC terpaksa mengumumkan bahawa mereka telah melakukannya tidak menemui dua zarah baru - menunjukkan, adalah mustahak untuk tidak mengira ayam kita sebelum digoreng. Seperti biasa, optimisme berhati-hati adalah pendekatan terbaik untuk penemuan baru yang berpotensi.
