Những phát hiện gần đây đưa ra khả năng khám phá một loại hạt hạ nguyên tử chưa được biết trước đây có thể là bằng chứng cho loại lực cơ bản thứ năm của tự nhiên - theo một bài báo đã công vố trên Pusical Review Letters bởi các nhà vật lý lý thuyết tại Đại học California, Irvine (UCI).
"Nếu thực như vậy, đây là một cuộc cách mạng," Jonathan Feng, giáo sư vật lý và thiên văn học nói. "Trong nhiều thập kỷ nay, chúng ta biết tới bốn lực cơ bản của tự nhiên gồm lực hấp dẫn, lực điện từ cùng lực hạt nhân mạnh và yếu. Nếu được xác nhận bởi các thí nghiệm tiếp theo, khám phá về loại lực thứ năm này sẽ thay đổi hoàn toàn hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, với các hệ quả đối với sự thống nhất giữa các lực và vật chất tối."
Các nhà nghiên cứu UCI bắt đầu từ giữa năm 2015 với phát hiện của các nhà vật lý hạt nhân thực nghiệm tại Viện khoa học Hungari khi họ tìm kiếm "photon tối" - các hạt giả thuyết của vật chất tối, thứ vật chất được các nhà vật lý ước tính rằng chiếm 85% khối lượng vũ trụ. Nghiên cứu của các nhà khoa học Hungari cho thấy có một phóng xạ bất thường tương ứng với sự tồn tại của một hạt nhẹ chỉ nặng hơn electron 30 lần.
"Các nhà thực nghiệm này đã không thể xác định rằng nó là một lực mới," Feng nói. "Họ chỉ đơn giản thấy rằng sự phát sinh sự kiện này chỉ ra sự tồn tại của một hạt mới, nhưng họ không thể xác định được rõ ràng xem hạt này là loại hạt vật chất hay hạt truyền tương tác."
Nhóm các nhà khoa học UCI đã nghiên cứu dữ liệu của các nhà khoa học Hungari và thấy rằng có bằng chứng chống lại giả thuyết nó là hạt vật chất cũng như photon tối. Họ đề xuất một giả thuyết mới cho rằng tất cả dữ liệu và các phát hiện này chỉ ra rằng có thể có lực cơ bản thứ năm. Phân tích ban đầu của họ đã được công bố hồi cuối tháng 4 năm nay dưới dạng online trên arXiv (một tạp chí khoa học thực hiện công bố các nghiên cứu dưới dạng xuất bản điện tử), kết quả nghiên cứu tiếp theo mới đây cũng đã được đưa lên website này vào thứ sáu tuần trước.
Nghiên cứu của nhóm UCI chứng minh rằng thay vì là một photon tối, hạt mới này có thể được gọi là boson protophobic X. Trong khi lực điện thông thường tác dụng lên electron và proton thì loại boson mới này chỉ tương tác với electron và neutron - và tương tác này chỉ xảy ra trong phạm vi cực kỳ giới hạn. Giáo sư Timothy Tait, đồng tác giả của phân tích này nói: "Không có boson nào chúng ta từng quan sát được có đặc tính này. Đôi khi chúng tôi gọi nó là boson X, với X có nghĩa là chưa biết."
Feng nhấn mạnh rằng các thí nghiệm tiếp theo là rất quan trọng. "Hạt này không quá nặng và các phòng thí nghiệm đã có năng lượng đủ lớn để tạo ra nó từ những năm 50 và 60. Nhưng lý do mà nó khó được phát hiện là vì tương tác của nó rất yếu. Điều này có nghĩa là rất nhiều nhóm làm thí nghiệm tại các phòng thí nghiệm nhỏ trên khăos thế giới giờ đây có thể đi theo khám phá ban đầu này vì họ đã biết phải tìm kiếm ở đâu."
Cũng như những đột phá khoa học khác, khám phá này sẽ mở ra một lĩnh vực nghiên cứu hoàn toàn mới.
Feng cũng cho rằng có thể có những khu vực tối riêng biệt với vật chất và các lực riêng. Các khu vực này (khu vực vật chất của chúng ta và khu vực vật chất tối) có thể liên hệ với nhau qua các tương tác cơ bản và loại hạt mới này cũng phù hợp với nghiên cứu trước đây về bản chất của vật chất tối.
Bryan
Theo Science Daily
