Μια υποθετική πέμπτη δύναμη θα μπορούσε να επιβεβαιωθεί από την επίδρασή της στις συχνότητες οπτικής μετάβασης των διαφορετικών ισοτόπων ενός στοιχείου.

Σύμφωνα με τα σχολικά βιβλία, τέσσερις είναι οι δυνάμεις που υπάρχουν στη φύση: η βαρυτική, η ηλεκτρoμαγνητική, η ισχυρή πυρηνική και η ασθενής πυρηνική. H βαρυτική δύναμη περιγράφεται ως η ελκτική δύναμη μεταξύ μαζών, η ηλεκτρική ως η δύναμη με την οποία έλκονται ή απωθούνται τα ηλεκτρικά φορτία και η μαγνητική η δύναμη μεταξύ των μαγνητών, η ισχυρή πυρηνική δύναμη αναφέρεται ως η δύναμη που συγκρατεί ενωμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα του ατόμου, ενώ η ασθενής πυρηνική δύναμη ευθύνεται για τη ραδιενεργό διάσπαση βήτα και είναι σημαντική σε πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στα άστρα.

Μεταξύ των προτεινόμενων προσθηκών στο Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής είναι μια πέμπτη δύναμη διαμέσου της οποίας αλληλεπιδρούν ηλεκτρόνια με νετρόνια. Αν και τα μποζόνια που μεταφέρουν την εν λόγω δύναμη θα μπορούσαν να είναι ελαφρύτερα από ένα νετρίνο ή βαρύτερα από ένα κορυφαίο κουάρκ, η ίδια η δύναμη είναι προφανώς αδύναμη. Σε μια πρόσφατη δημοσίευση με τίτλο “Nonlinear calcium King plot constrains new bosons and nuclear properties” , οι ερευνητές A. Wilzewski et al. έθεσαν νέα ανώτατα όρια στην ισχύ της δύναμης για μποζόνια με μάζα που κυμαίνεται από 10 έως 10⁷ eV/c². Το έκαναν μετρώντας μικροσκοπικές διαφορές στις συχνότητες οπτικής μετάβασης στα ισότοπα του ασβεστίου.

Μια ατομική μετάβαση διαφέρει στη συχνότητα από το ένα ισότοπο στο άλλο, επειδή ο πυρήνας κάθε ισοτόπου διαφέρει σε μάζα και κατανομή φορτίου. Οι μετατοπίσεις είναι μικροσκοπικές αλλά είναι ευαίσθητες σε μια υποθετική δύναμη μεταξύ νετρονίων και ηλεκτρονίων. Για να αυξήσουν τις πιθανότητές τους να ανιχνεύσουν μια ανώμαλη μετατόπιση, οι ερευνητές πραγματοποίησαν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας των πυρηνικών μαζών και δύο στενών μεταβάσεων σε διαφορετικές καταστάσεις ιόντων ασβεστίου. Το ασβέστιο έχει πέντε σταθερά ισότοπα και επομένως τέσσερις ξεχωριστές μετατοπίσεις για κάθε μετάβαση, σε σχέση με το πιο άφθονο ισότοπο, το ασβέστιο-40 (⁴⁰Ca).

Η απεικόνιση των μετατοπίσεων μιας μετάβασης σε σχέση με τις μετατοπίσεις των άλλων δίνει το λεγόμενο διάγραμμα King. Ελλείψει μιας πέμπτης δύναμης ή άλλης ανωμαλίας, οι μετατοπίσεις για για ⁴²Ca , ⁴⁴Ca , ⁴⁶Ca ,και ⁴⁸Ca θα ακολουθούσαν μια ευθεία γραμμή. Χάρη στην ευαισθησία και την ακρίβεια του πειράματός τους, οι ερευνητές κατέγραψαν μικροσκοπικές αποκλίσεις από τη γραμμικότητα για κάθε ισότοπο. Μέρος ή το σύνολο της μη γραμμικότητας θα μπορούσε να αποδοθεί σε επιδράσεις εντός του Καθιερωμένου Προτύπου. Παρά το περιθώριο ελιγμών, τα νέα ανώτερα όρια για την πέμπτη δύναμη είναι πιο αυστηρά από τις προηγούμενες τιμές που προέκυψαν από τα διαγράμματα King.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v18/s73 – https://arxiv.org/abs/2412.10277

Κατηγορίες:ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: PHYSICS