우주는 중력, 전자기파, 강력하고 약한 핵력의 네 가지 기본 세력에 의해 지배됩니다. 이 세력은 우리가 보는 모든 것의 움직임과 행동을 주도합니다. 적어도 그것이 우리의 생각입니다. 그러나 지난 몇 년 동안 다섯 번째 근본적인 힘의 증거가 증가하고 있습니다. 새로운 연구는이 다섯 번째 힘을 발견하지 못했지만 우리는 여전히 이러한 우주적 힘을 완전히 이해하지 못한다는 것을 보여줍니다.
기본 힘은 입자 물리학의 표준 모델의 일부입니다. 이 모델은 전자, 양성자, 반물질 등과 같이 우리가 관찰하는 모든 다양한 양자 입자를 설명합니다. 쿼크, 뉴트리노 및 iggs 스 보손은 모두 모델의 일부입니다.
모델에서“힘”이라는 용어는 약간 잘못된 것입니다. 표준 모델에서 각 힘은 캐리어 보손 유형의 결과입니다. 광자는 전자석의 운반체 보손입니다. 글루온은 강자에 대한 운반체 보손이고, W 및 Z로 알려진 보손은 약자에 대한 것입니다. 중력은 기술적으로 표준 모델의 일부는 아니지만 양자 중력에는 중력이라고 알려진 보손이 있다고 가정합니다. 우리는 여전히 양자 중력을 완전히 이해하지 못하지만, 하나의 아이디어는 중력을 표준 모델과 결합하여 웅대 한 통일 이론을 만들 수 있다는 것입니다배짱).
우리가 발견 한 모든 입자는 표준 모델의 일부입니다. 이 입자의 거동은 모델과 매우 정확하게 일치합니다. 우리는 표준 모델 이상의 입자를 찾았지만 지금까지는 아무것도 발견하지 못했습니다. 표준 모델은 과학적 이해의 승리입니다. 양자 물리학의 정점입니다.
그러나 우리는 심각한 문제가 있음을 배우기 시작했습니다.
우선, 우리는 표준 모델이 우리가 생각한 방식으로 중력과 결합 할 수 없다는 것을 알고 있습니다. 표준 모델에서 기본 힘은 더 높은 에너지 수준에서“통합”됩니다. 전자석과 약점이 전자 약에 결합되고, 전기 약은 강한 힘으로 통일되어 전자 핵력이된다. 극도로 높은 에너지에서는 전자 핵과 중력이 통합되어야합니다. 입자 물리학 실험에서 통일 에너지가 일치하지 않는 것으로 나타났습니다.
더 문제는 암흑 물질의 문제입니다. 왜 은하의 바깥 가장자리에있는 별과 가스가 중력에 의해 예측 된 것보다 빠르게 움직이는 지 설명하기 위해 암흑 물질이 처음 제안되었습니다. 우리의 중력 이론이 어떻게 든 잘못되었거나, 은하에 보이지 않는 (어두운) 덩어리가 있어야합니다. 지난 50 년 동안 암흑 물질에 대한 증거는 실제로 강력 해졌습니다. 우리는 암흑 물질 군집이 어떻게 함께 은하계에 분포되어 있는지, 특정 은하계에 어떻게 분포되어 있으며, 어떻게 행동하는지 관찰했습니다. 우리는 그것이 일반 물질이나 그 자체와 강하게 상호 작용하지 않으며 대부분의 은하에서 대부분의 질량을 구성한다는 것을 알고 있습니다.
그러나 표준 모델에는 암흑 물질을 구성 할 수있는 입자가 없습니다. 암흑 물질은 작은 블랙홀과 같은 것으로 만들어 질 수 있지만 천문학적 데이터는 실제로 그 아이디어를지지하지 않습니다. 암흑 물질은 표준 모델이 예측하지 못한 아직 발견되지 않은 입자로 만들어 졌을 가능성이 높습니다.
그러면 암흑 에너지가 있습니다. 먼 은하에 대한 자세한 관측은 우주가 점점 더 빠른 속도로 팽창하고 있음을 보여줍니다. 이 과정을 추진하는 데는 어떤 종류의 에너지가있는 것 같으며 그 방법을 이해하지 못합니다. 이 가속은 우주가 팽창하게 만드는 일종의 우주적 상수 인 공간과 시간의 구조의 결과 일 수 있습니다. 이것은 아직 발견되지 않은 새로운 힘에 의해 주도되었을 수 있습니다. 암흑 에너지가 무엇이든 우주의 3 분의 2 이상을 차지합니다.
이 모든 것은 표준 모델이 기껏해야 불완전하다는 사실을 지적합니다. 우주가 작동하는 방식에 근본적으로 빠진 것이 있습니다. 초대칭에서 아직 발견되지 않은 쿼크에 이르기까지 표준 모델을 수정하기위한 많은 아이디어가 제안되었지만 한 가지 아이디어는 다섯 번째 근본적인 힘이 있다는 것입니다. 이 힘은 우리가 발견 한 것 이상의 새로운 입자뿐만 아니라 자체 캐리어 보손을 가질 것입니다.
이 다섯 번째 힘은 표준 모델과 모순되는 미묘한 방식으로 관찰 한 입자와 상호 작용합니다. 이것은 그러한 상호 작용의 증거를 가지고 있다고 주장하는 새로운 논문으로 우리를 가져옵니다.
이 논문은 헬륨 -4 핵의 붕괴에서 이상 현상을보고 베릴륨 -8 붕괴에 대한 초기 연구를 시작합니다. 베릴륨 -8은 불안정한 핵을 가지고있어 헬륨 -4의 두 핵으로 붕괴됩니다. 2016 년 팀은 베릴륨 -8의 붕괴가 표준 모델을 약간 위반 한 것으로 나타났습니다. 핵이 여기 상태에있을 때, 그것이 붕괴함에 따라 전자-양전자 쌍을 방출 할 수있다. 더 큰 각도에서 관찰되는 쌍의 수는 표준 모델 예측보다 높으며 Atomki 예외라고합니다.
실험 오류를 포함하여 변칙에 대한 가능한 많은 설명이 있지만 한 가지 설명은 X17이라는 팀의 boson에 의한 것입니다. 그것은 17 MeV의 질량으로 (아직 알려지지 않은) 제 5의 기본 힘을위한 캐리어 보손 일 것입니다. 새로운 논문에서, 팀은 헬륨 -4의 붕괴에서 유사한 불일치를 발견했다. X17 입자는이 이상 현상을 설명 할 수도 있습니다.
흥미 진진하게 들리지만 조심해야 할 이유가 있습니다. 새 논문의 세부 사항을 살펴보면 약간의 데이터 조정이 이상한 것입니다. 기본적으로이 팀은 X17이 정확하다고 가정하고 데이터를 모델에 맞게 만들 수 있음을 보여줍니다. 모델을 보여주는 할 수있다 이상 징후가 모델을 증명하는 것과 동일하지 않다는 것을 설명 않습니다 이상을 설명하십시오. 다른 설명도 가능합니다. X17이 존재한다면, 다른 입자 실험에서도 보았을 것입니다. 이“제 5의 힘”에 대한 증거는 실제로 약합니다.
다섯 번째 힘은 존재할 수 있지만 아직 찾지 못했습니다. 우리가 아는 것은 표준 모델이 완전히 합체되지 않았기 때문에 매우 흥미로운 발견이 기다리고 있음을 의미합니다.
출처: Krasznahorkay, A. J., 등의 가설 X17 입자의 존재를 뒷받침하는 새로운 증거.
출처: 변칙적 내부 쌍 생성의 관찰은 8에있다 : Krasznahorkay, A.J., et al.
