Физици ще търсят липсващата пета природна сила в центъра на нашата галактика

Според настоящите ни разбирания за Вселената, тя се поддържа от четири фундаментални сили: гравитация, електромагнетизъм и силните и слаби ядрени сили.

Но учените разполагат с предпоставки за съществуването на пета сила, и ако тя наистина е някъде там, ние не само ще можем да запълним оставащите празнини в теорията за относителността на Айнщайн – ще можем да преосмислим разбиранията си за това как всъщност работи Вселената. Добрата новина е, че физиците са измислили как да подложат на тест тази мистериозна пета сила.

Четирите фундаментални природни сили представляват спойката на стандартния модел на физиката, което ни позволява да обясняваме и предугаждаме поведението на частиците и материята в нашата Вселена.

В долния край на скалата са двете ядрени сили: силното ядрено взаимодействие е онова, което задържа атомното ядро на мястото му, а слабото ядрено взаимодействие позволява на определени атоми да преминават към състояние на радиоактивен полуразпад.

Гравитацията и електромагнитните сили са в горния край на скалата – електромагнитните сили държат молекулите заедно, докато гравитацията предотвратява разпадането на цялата галактика и планетите.

Всичко в света около нас е спретнато и подредено, но съществува един проблем – гравитацията не е най-странното нещо в тази много важна група.

От една страна гравитацията е последната от четирите фундаментални сили, които хората все още не са разгадали как да пресъздават и контролират.

Освен това тя не обяснява всичко, което би трябвало да обяснява – изследванията показват, че във Вселената има повече гравитация, отколкото би могла да бъде създадена от цялата видима материя в нея.

Величината, с която обикновено обясняваме това несъответствие – т. нар. тъмна материя – все още не е помогнала за изясняването на въпроса, тъй като дори най-добрите съществуващи технологии все още не могат да я засекат в пространството.

Благодарение на нашата неспособност да разгадаем какво всъщност е тъмната материя, някои физици искат да изхвърлят гравитацията от групата на фундаменталните природни сили.

Но вместо да зачеркнем завинаги една от тези сили с надеждата, че Вселената ще е по-разбираема без нея, защо не добавим още една пета сила, която ще свързже гравитацията с останалите сили по начин, който никога преди това не е осмислян?

"Теорията на Айнщайн описва гравитацията невероятно добре, но съществуват много доказателства, че теорията има празнини," казва Андреа Гез от Калифорнийския университет.

"Самото съществуване на супер масивните черни дупки ни подсказва, че настоящите ни теории за това как Вселената работи са неспособни да обяснят какво представлява черната дупка."

Гез и нейният екип са на лов за тази хипотетична пета природна сила и твърдят, че най-доброто място за търсене би трябвало да е място във Вселената, където влиянието на гравитацията е толкова силно, че признаците за съществуването на допълнителна сила ще са лесни уловими.

При анализирането на висококачествените снимки на сърцето на Млечния път, направени от обсерваторията Кек на Хавайските острови, учените могат да проследят орбитите на звездите близо до супер масивната черна дупка в центъра на нашата галактика.

Въз основа на тези пътища те могат да измерят прякото влияние на гравитацията върху тези звездни движения и да разберат ако нещо друго се намесва в играта.

"Това е наистина вълнуващо. Работата ни върху изследването на звездите в центъра на нашата галактика ни предоставя нов метод за разгадаване на това как работи гравитацията," казва още Гез.

"Наблюдавайки звездите повече от 20 години чрез много прецизни измервания, заети от данните на обсерваторията Кек, можете да видите и да сложите в граници начинът, по който гравитацията работи."

Учените се интересуват в частност от събитие, което би трябвало да се случи следващата година. Тогава звездата, наречена S0-2 ще бъде придърпана най-близо до огромната черна дупка в центъра на нашата галактика и то с максимална гравитационна сила.

Ако се открият някакви отклонени от прогнозите на Общата теория на относителността, това ще е най-добрия момент да ги забележим.

"Ако гравитацията се задвижва от нещо различно от Общата теория на относителността на Айнщайн, ще наблюдавате малки изменения в орбитите на звездите."

Физиците не за първи път тръгват на лов за петата природна сила – миналата година друг научен екип засече признаци за нейното съществуване и влияние върху енергийния подпис на онова, което се оказа нова субатомна частица.

"Ако е вярно, това е истинска революция," заявява ръководителят на изследването Джонатан Фенг от Калифорнийския университет.

"Ако това се потвърди от по-нататъшните експерименти, откриването на евентуалната пета сила напълно ще промени разбиранията ни за Вселената, което ще доведе до обединяването на силите и тъмната материя."

Все още ни предстои да извървим дълъг път преди да разберем дали тази сила наистина съществува, но учените за първи път ще я търсят в толкова силно гравитационно поле, колкото онова, създадено от супер масивната черна дупка.

И дори ако в края на изследването ние не открием друга природна сила в сърцето на нашата галактика, вероятно ще можем по-добре да разберем самата гравитация – нещо, от което стандартният модел на физиката се нуждае отчаяно.

"Вълнуващо е, че можем да го направим, защото можем да зададем един наистина фундаментален въпрос – как работи гравитацията?," казва Гез.

източник: sciencealert.com

снимка: nationalgeographic.com

по статията работи: Величка Мартинова