Физики нашли новые подтверждения существования «пятой» фундаментальной силы

По существующим сегодня представлениям, все многообразие взаимодействий в нашем мире сводится к проявлениям четырех фундаментальных сил: гравитации, электромагнетизму, сильному и слабому ядерным взаимодействиям. Возможно, однако, что ими дело не исчерпано — и еще одна, пока что неизвестная форма взаимодействий позволит объяснить некоторые до сих пор нерешенные проблемы физики.

В 2015 году венгерские ученые сообщили о возможных указаниях на существование такой «пятой силы», обнаруженных в виде аномалий распада нестабильного изотопа бериллия-8. Годом позже их анализ повторили — и подтвердили — физики из США. А в новой работе Атилла Кразнахоркай (Attila Krasznahorkay) и его коллеги из венгерского Института ядерных исследований (Atomki) приводят дополнительные свидетельства в пользу существования загадочной частицы, условно названной бозоном X17. Об этом они сообщают в статье, представленной в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.

Сами по себе изотопы бериллия-8 крайне нестабильны, и в экспериментах их получали бомбардировкой лития-7 протонами. Короткоживущие ядра бериллия тут же распадались с испусканием фотона, который, в свою очередь, сразу распадался на электрон и позитрон. Благодаря закону сохранения, угол разлета этой пары частиц тем меньше, чем больше энергия исходного фотона. Как и ожидалось, чем шире угол — тем меньше частиц наблюдали ученые.

Однако на угле величиной около 140° обнаружился внезапный скачок образования электрон-позитронных пар. В статье 2015 года физики не нашли этому иного объяснения, кроме как существование другой, пока неизвестной частицы, распад которой создает такую аномалию. Масса ее должна составлять около 16,7 МэВ, время жизни — порядка десятых миллиардных долей секунды. По предположению ученых, X17 может оказаться калибровочным бозоном — переносчиком пятого, пока неописанного фундаментального взаимодействия.

Стандартная модель современной физики элементарных частиц связывает каждую из фундаментальных сил с соответствующими калибровочными бозонами: глюоны — для сильного, фотоны — для электромагнитного и так далее. Взаимодействие, за которое может быть ответствен бозон X17 (цифра соответствует массе частицы — примерно в 33 раза тяжелее электрона), пока не известно. Тем не менее венгерские ученые еще раз подтвердили его существование в новых экспериментах.

На сей раз авторы обратились к испусканию электрон-позитронных пар возбужденными ядрами гелия, происходящем при их возвращении к более низкому энергетическому состоянию. Аномальное количество частиц обнаружилось на углах около 115°, и расчеты также позволили связать этот пик с частицей массой около 16,84 МэВ. И хотя до «официального признания» нового бозона Х17 еще далеко, Атилла Кразнахоркай и его коллеги преследуют его с завидным упорством.

Пока их статья еще готовится к отправке рецензентам авторитетного журнала, но нет сомнений, что уже в ближайшее время к анализу этих результатов — и поиску новых свидетельств существования загадочной частицы — подключатся другие команды исследователей.