Alam semesta ditadbir oleh empat kekuatan asas: graviti, elektromagnetisme, dan kekuatan nuklear yang kuat dan lemah. Kekuatan ini mendorong pergerakan dan tingkah laku semua yang kita lihat di sekeliling kita. Sekurang-kurangnya itulah yang kami fikirkan. Tetapi sejak beberapa tahun kebelakangan ini terdapat bukti yang semakin meningkat mengenai kekuatan asas kelima. Penyelidikan baru belum menemui kekuatan kelima ini, tetapi menunjukkan bahawa kita masih belum memahami sepenuhnya kekuatan kosmik ini.
Kekuatan asas adalah bahagian model standard fizik zarah. Model ini menerangkan semua pelbagai zarah kuantum yang kita amati, seperti elektron, proton, antimateri, dan lain-lain. Quark, neutrino dan boson Higgs adalah sebahagian daripada model.
Istilah "kekuatan" dalam model agak keliru. Dalam model standard, setiap daya adalah hasil dari jenis boson pembawa. Foton adalah boson pembawa untuk elektromagnetisme. Gluon adalah boson pembawa untuk yang kuat, dan boson yang dikenali sebagai W dan Z adalah untuk yang lemah. Graviti bukan merupakan bahagian teknikal dari model standard, tetapi diasumsikan bahawa graviti kuantum mempunyai boson yang dikenali sebagai graviton. Kami masih belum memahami sepenuhnya graviti kuantum, tetapi satu idea adalah bahawa graviti dapat disatukan dengan model standard untuk menghasilkan teori bersatu besar (GULA).
Setiap zarah yang pernah kami temui adalah bahagian dari model standard. Tingkah laku zarah-zarah ini sesuai dengan model dengan sangat tepat. Kami telah mencari zarah di luar model standard, tetapi setakat ini kami tidak pernah menemui zarah. Model standard adalah kejayaan pemahaman saintifik. Ini adalah puncak fizik kuantum.
Tetapi kami telah mula mengetahui bahawa ia mempunyai beberapa masalah serius.
Sebagai permulaan, kita sekarang tahu model standard tidak dapat digabungkan dengan graviti seperti yang kita fikirkan. Dalam model standard, kekuatan asas "menyatukan" pada tahap tenaga yang lebih tinggi. Elektromagnetisme dan yang lemah bergabung menjadi elektroweak, dan elektroweak bersatu dengan yang kuat untuk menjadi daya elektronuklear. Pada tenaga yang sangat tinggi, daya elektronuklear dan graviti harus bersatu. Eksperimen dalam fizik zarah telah menunjukkan bahawa tenaga penyatuan tidak sesuai.
Lebih bermasalah adalah masalah perkara gelap. Materi gelap pertama kali dicadangkan untuk menjelaskan mengapa bintang dan gas di pinggir galaksi bergerak lebih pantas daripada yang diramalkan oleh graviti. Sama ada teori graviti kita entah bagaimana salah, atau mesti ada jisim galaksi yang tidak kelihatan (gelap). Selama lima puluh tahun kebelakangan ini, bukti bahan gelap semakin kuat. Kami telah memerhatikan bagaimana bahan gelap menyatukan galaksi, bagaimana ia disebarkan dalam galaksi tertentu, dan bagaimana ia berkelakuan. Kami tahu bahawa ia tidak berinteraksi kuat dengan perkara biasa atau dirinya sendiri, dan ini merupakan sebahagian besar jisim di kebanyakan galaksi.
Tetapi tidak ada partikel dalam model standard yang dapat mengatasi masalah gelap. Ada kemungkinan bahawa bahan gelap dapat dibuat dari sesuatu seperti lubang hitam kecil, tetapi data astronomi tidak benar-benar menyokong idea itu. Bahan gelap kemungkinan besar terbuat dari beberapa zarah yang belum ditemui, satu model standard tidak dapat diramalkan.
Kemudian ada tenaga gelap. Pemerhatian terperinci mengenai galaksi yang jauh menunjukkan bahawa alam semesta berkembang dengan kadar yang semakin meningkat. Nampaknya ada semacam tenaga yang mendorong proses ini, dan kita tidak faham caranya. Mungkin percepatan ini adalah hasil struktur ruang dan waktu, sejenis pemalar kosmologi yang menyebabkan alam semesta mengembang. Mungkin ini disebabkan oleh kekuatan baru yang belum dijumpai. Apa sahaja tenaga gelap, ia membentuk lebih daripada dua pertiga alam semesta.
Semua ini menunjukkan fakta bahawa model standard paling tidak lengkap. Terdapat banyak perkara yang pada dasarnya kita hilang dalam cara alam semesta berfungsi. Banyak idea telah diusulkan untuk memperbaiki model standard, dari supersimetri hingga quark yang belum ditemui, tetapi satu idea adalah bahawa terdapat kekuatan asas kelima. Kekuatan ini akan mempunyai boson pembawa sendiri serta zarah-zarah baru di luar yang telah kita temui.
Kekuatan kelima ini juga akan berinteraksi dengan zarah-zarah yang kita perhatikan dengan cara halus yang bertentangan dengan model standard. Ini membawa kita ke makalah baru yang mendakwa mempunyai bukti interaksi seperti itu.
Makalah ini melihat anomali dalam kerosakan inti helium-4, dan ia menghasilkan kajian terdahulu mengenai kerosakan berilium-8. Beryllium-8 mempunyai nukleus tidak stabil yang terurai menjadi dua inti helium-4. Pada tahun 2016 pasukan mendapati bahawa kerosakan beryllium-8 nampaknya sedikit melanggar model standard. Apabila inti berada dalam keadaan teruja, ia dapat memancarkan pasangan elektron-positron ketika ia terurai. Bilangan pasangan yang diperhatikan pada sudut yang lebih besar lebih tinggi daripada yang diramalkan oleh model standard, dan dikenali sebagai anomali Atomki.
Terdapat banyak kemungkinan penjelasan untuk anomali, termasuk ralat percubaan, tetapi satu penjelasannya adalah bahawa ia disebabkan oleh boson pasukan bernama X17. Ini adalah boson pembawa untuk kekuatan asas kelima (yang belum diketahui), dengan jisim 17 MeV. Dalam makalah baru, pasukan menemui perbezaan yang serupa dalam kerosakan helium-4. Zarah X17 juga dapat menjelaskan anomali ini.
Walaupun ini terdengar menarik, ada sebab untuk berhati-hati. Apabila anda melihat perincian kertas baru, terdapat sedikit data aneh. Pada asasnya, pasukan menganggap X17 tepat dan menunjukkan bahawa data dapat dibuat agar sesuai dengan model mereka. Menunjukkan bahawa model boleh jelaskan anomali tidak sama dengan membuktikan model anda adakah terangkan anomali. Penjelasan lain adalah mungkin. Sekiranya X17 memang wujud, kita seharusnya juga melihatnya dalam eksperimen zarah lain, dan kita belum melakukannya. Bukti untuk "kekuatan kelima" ini sangat lemah.
Kekuatan kelima mungkin ada, tetapi kita belum menemukannya. Yang kami tahu adalah bahawa model standard tidak sepenuhnya ditambahkan, dan ini bermaksud beberapa penemuan yang sangat menarik sedang menunggu untuk dijumpai.
Sumber: Bukti baru yang menyokong kewujudan zarah X17 hipotetik, oleh Krasznahorkay, A. J., et al.
Sumber: Pemerhatian penciptaan pasangan dalaman yang tidak normal menjadi 8: Petunjuk kemungkinan boson yang ringan dan neutral, oleh Krasznahorkay, A. J., et al.
