Eine fünfte Kraft: Fakt oder Fiktion?

Eine fünfte Kraft

Sie behaupteten, dass ihre Daten nicht durch bekannte physikalische Phänomene in das Standard-Modell, der amtierende Modell für Teilchenphysik erklärt werden könnte. Aber sie behaupteten, sie könnten die Daten erklären, gäbe es ein neues Teilchen mit einer Masse von ca. 17 Millionen Elektronenvolt, die 32,7 Mal schwerer als ein Elektron und knapp 2 Prozent ist die Masse eines Protons. Die Partikel, die in diesem Energiebereich, die nach heutigen Maßstäben relativ gering ist entstehen, sind gut untersucht worden. Und so wäre es sehr überraschend, wenn ein neues Teilchen in diesem Regime Energie entdeckt wurden.

Jedoch die Messung überlebt Peer-Review und erschien am 26. Januar 2016, in der Fachzeitschrift Physical Review Letters, das eines der angesehensten Fachzeitschriften der Physik in der Welt ist. In diesem Publikation, die Forscher und dieser Forschung, eine beeindruckende Hürde gelöscht. [Was ist das? Antworten auf Ihre Fragen der Physik]

Deren Messung empfing wenig Aufmerksamkeit, bis eine Gruppe von theoretischen Physikern aus der University of California, Irvine (UCI), ihre Aufmerksamkeit darauf gedreht. Wie Theoretiker häufig mit einer umstrittenen Physik-Messung, verglich das Team sie mit dem Körper der Arbeit, die im Laufe des letzten Jahrhunderts oder so zu sehen, ob die neuen Daten konsistent oder inkonsistent mit dem vorhandenen Körper des Wissens sind montiert wurde. In diesem Fall sahen etwa ein Dutzend veröffentlichten Studien.

Was sie fanden, dass obwohl die Messung mit einer vergangenen Studien Konflikt nicht, es schien etwas nie zuvor beobachtet – und etwas, das durch das Standardmodell erklärt werden konnte nicht.

Neue theoretische Rahmen

Dieser Gruppe der UCI Theoretiker erfand dann, um der ungarischen Messung sinnvoll ist, eine neue Theorie.

Die Theorie von Irvine Gruppe erfunden ist wirklich ziemlich exotisch. Sie beginnen mit der sehr günstigen Prämisse, dass das mögliche neue Teilchen ist etwas, die nicht durch vorhandene Theorie beschrieben wird. Dies ist sinnvoll, weil die möglichen neuen Teilchens ist sehr geringe Masse und würde haben vor entdeckt worden, wenn es bekannte Physik geregelt waren. Wenn dies ein neues Teilchen durch neue Physik geregelt wurden, ist vielleicht eine neue Kraft beteiligt. Da traditionell Physiker sprechen von vier bekannten Grundkräfte (Gravitation, Elektromagnetismus und der starken und schwachen Kernkräfte), wurde diese hypothetische neue Kraft "die fünfte Kraft." bezeichnet

Theorien und Entdeckungen eine fünfte Kraft haben eine wechselvolle Geschichte, wieder Jahrzehnte, mit Messungen und Ideen entstehen und verschwinden mit neuen Daten. Auf der anderen Seite gibt es Geheimnisse, die nicht durch gewöhnliche Physik wie beispielsweise dunkle Materie erklärt. Während dunkler Materie historisch als ein einzelnes Formular eines stabilen und massiven Teilchen, die Schwerkraft erlebt und keiner von den anderen bekannten Kräfte modelliert wurde, gibt es keinen Grund, dass dunkler Materie konnte nicht Kräfte auftreten, die gewöhnlicher Materie nicht erleben. Denn immerhin gewöhnlicher Materie Erfahrungen zwingt, dass dunkler Materie nicht der Fall, so die Hypothese ist nicht so albern.

Es gibt viele Ideen über die Kräfte, die nur dunklen Materie beeinflussen und die Bezeichnung für diesen Grundgedanken nennt man "komplexe dark Matter." Eine gemeinsame Idee ist, dass es eine dunkle Photon, das mit einer dunklen Ladung getragen nur von dunkler Materie interagiert. Dieses Teilchen ist eine dunkle Materie analoge des Photons der gewöhnliche Materie, die Interaktion mit vertrauten elektrische Ladung, mit einer Ausnahme: einige Theorien von komplexen dunkle Materie durchdringen dunkle Photonen mit Masse, im krassen Gegensatz zu gewöhnlichen Photonen. [Galerie: dunkle Materie im ganzen Universum]

Wenn dunkle Photonen vorhanden sind, können sie zu zweit mit gewöhnlicher Materie (und gewöhnliche Photonen) und zerfallen in Elektron-Positron-Paare, die ist, was die ungarischen Forschungsgruppe untersucht wurde. Denn dunkle Photonen mit gewöhnlichen elektrischen Ladung nicht diese Kopplung kann nur wegen den Launen der Quantenmechanik auftreten interagieren. Aber wenn Wissenschaftler eine Zunahme der Elektron-Positron-Paare zu sehen begann, das könnte bedeuten, dass sie eine dunkle Photon einhielten.

Irvine-Gruppe fand ein Modell, das einen "Protophobic" Partikel enthalten, der von früheren Messungen nicht ausgeschlossen und das ungarische Ergebnis erklären würde. Partikel, die sind "Protophobic", das buchstäblich bedeutet "Angst vor der Protonen," selten oder nie mit Protonen kann aber interagieren interagieren mit Neutronen (Neutrophile).

Die Partikel von der Irvine Gruppe Erfahrungen ein Fünftel und unbekannte Kraft, die im Bereich von 12 Femtometer, vorgeschlagen oder etwa 12 Mal größer als ein Proton. Das Teilchen ist Protophobic und Neutrophile. Das vorgeschlagene Partikel hat eine Masse von 17 Millionen Elektronenvolt und in Elektron-Positron-Paare zerfallen kann. Neben der Erläuterung der ungarischen Messung, würde derartiges Teilchen erklären, einige Abweichungen von anderen Experimenten gesehen. Diese letzte Folge verleiht die Idee etwas an Gewicht.

Paradigma-Verschiebung Kraft?

Das ist also der Status.

Was ist wahrscheinlich um wahr zu sein? Daten ist natürlich König. Weitere Experimente müssen zu bestätigen oder zu widerlegen, die Messung. Nichts ist wirklich wichtig. Aber das dauert ein Jahr oder so und haben eine Vorstellung bis dahin wäre schön. Der beste Weg, schätzen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass der Befund ist real ist, den Ruf der verschiedenen beteiligten Forscher betrachten. Dies ist eindeutig eine schlampige Weg, Wissenschaft zu tun, aber es wird helfen, Ihre Erwartungen zu schattieren.

Beginnen wir also mit der Irvine-Gruppe. Viele von ihnen (der Senior diejenigen, in der Regel) sind gut angesehen und Mitglieder des Feldes, mit materiellen und solide Papiere in ihrer Vergangenheit. Die Gruppe umfasst ein Spektrum von Alter, senior und junior Mitglieder. Im Interesse einer vollständigen Offenlegung ich weiß, einige von ihnen persönlich und in der Tat zwei von ihnen die theoretischen Teile der Kapitel der Bücher, die ich, für die Öffentlichkeit geschrieben habe um sicherzustellen, dass ich nicht, alles andere dumme sagen gelesen haben. (By the way, sie fand Entgleisungen, aber sie sicherlich dazu beigetragen, bestimmte Punkte zu klären.) Das sicherlich zeigt meine Hochachtung für die Mitglieder des Arbeitskreises Irvine, aber möglicherweise verdirbt meiner Meinung nach. Meines Erachtens haben sie sicherlich eine gründliche und professionelle Arbeit ihr neue Modell zu vorhandenen Daten zu vergleichen. Sie haben eine kleine und unerforschte Region der möglichen Theorien gefunden, die existieren könnte.

Auf der anderen Seite ist die Theorie ziemlich spekulativ und höchst unwahrscheinlich. Dies ist ein Armutszeugnis... nicht alle vorgeschlagenen Theorien konnte auf diese Weise gekennzeichnet werden. Immerhin ist das Standardmodell der Teilchenphysik regelt, ist fast ein halbes Jahrhundert alt und gründlich erforscht worden. Darüber hinaus alle neue theoretischen Ideen sind spekulativ und unwahrscheinlich und fast alle von ihnen sind falsch. Dies ist auch keine Anklage. Es gibt viele Möglichkeiten, um eventuelle Änderungen zu bestehenden Theorien für neue Phänomene Konto hinzufügen. Sie können nicht alles richtig sein. Manchmal sind keine der vorgeschlagenen Ideen richtig.

Jedoch können wir von der Bekanntheit der Mitglieder der Gruppe feststellen, dass sie eine neue Idee entstanden und habe es auf alle relevanten vorhandenen Daten verglichen. Die Tatsache, dass sie ihr Modell freigegeben bedeutet, dass es ihre Tests überlebt und so es eine glaubwürdige, wenn unwahrscheinlich, Möglichkeit bleibt.

Was ist mit der ungarischen Gruppe? Ich weiß keiner von ihnen persönlich, aber der Artikel wurde veröffentlicht in Physical Review Letters — eine Kreide-Markierung in der Spalte Sieg. Allerdings hat die Gruppe auch zwei frühere Arbeiten veröffentlicht, in denen vergleichbare Anomalien beobachtet wurden, einschließlich einer möglichen Teilchen mit einer Masse von 12 Millionen Elektronenvolt und einer zweiten Publikation behauptet die Entdeckung eines Teilchens mit einer Masse von etwa 14 Millionen Elektronenvolt. Beide dieser Ansprüche wurden später durch andere Experimente gefälscht.

Darüber hinaus hat die ungarische Gruppe nie zufriedenstellend bekannt welcher Fehler gemacht wurde, die diese falschen Behauptungen führten. Eine andere mögliche rote Fahne ist, dass die Gruppe nur selten Daten veröffentlicht, die Anomalien nicht behaupten. Das ist unwahrscheinlich. In meiner eigenen Forschung Karriere waren die meisten Publikationen Bestätigung der bestehenden Theorien. Anomalien, die fortbestehen sind sehr, sehr, selten.

Was ist unter dem Strich? Sollten Sie dieses neue mögliche Entdeckung begeistert sein? Na ja... sicher... mögliche Entdeckungen sind immer spannend. Das Standardmodell hat den Test der Zeit seit einem halben Jahrhundert, stand aber es gibt ungeklärte Geheimnisse und die wissenschaftliche Gemeinschaft sucht immer nach der Entdeckung, die uns in Richtung einer neuen und verbesserten Theorie verweist. Aber was sind die Vorteile, die diese Messung und Theorie führt in die wissenschaftliche Welt akzeptieren eine neue Kraft mit einer Auswahl von 12 Fm und mit einem Teilchen, das Protonen meidet? Mein Gefühl ist, dass dies eine lange erschossen. Ich bin nicht so optimistisch, die Chancen für dieses Ergebnis.

Natürlich, dieser Meinung ist nur, dass... eine Meinung, wenn auch ein informiert. Andere Experimente auch suchen dunkle Photonen denn auch wenn die ungarischen Messung Prüfung stand nicht, gibt es noch ein echtes Problem mit dunkler Materie. Viele Experimente, die auf der Suche nach dunklen Photonen werden gleichen Parameterraum (z.B. Energie, Masse und Verfall Modi) erkunden, in denen die ungarische Forscher behaupten, eine Anomalie gefunden zu haben. Wir werden bald (innerhalb eines Jahres) wissen, wenn diese Anomalie ist eine Entdeckung oder nur ein weiterer Stoß in die Daten, die die Gemeinschaft vorübergehend aufgeregt, nur um als bessere Daten verworfen werden aufgezeichnet wird. Und egal, das Ergebnis ist gut und besser Wissenschaft das letztendliche Ergebnis werden.

Alle Experten stimmen Fragen und Debatten zu folgen – und werden Sie Teil der Diskussion – auf Facebook, Twitter und Google +. Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.