Novim istraživanjem korak bliže otkriću pete osnovne sile

spin-spinPosljednje otkriće u svijetu fizike čestica se odnosi na takozvane dalekometne spin-spin interakcije. Ove interakcije su predmet istraživanja teorijskih fizičara, ali još nisu bile opažene. Njihovo opažanje bi stvorilo temelje za petu fundamentalnu silu u prirodi i sugeriralo bi postojanje novih čestica koje nisu opisane u Standardnom modelu.

Za sada su nam poznate četiri sile u prirodi : jaka, slaba, elektromagnetska i gravitacijska. Uvođenje pete sile bi značilo u najmanjem slučaju revoluciju u svijetu fizike.

Znanstvenici su promatrali interakcije između spinova fermiona u laboratoriju i spinova elektrona koji se nalaze u Zemlji. Da podsjetimo, fermioni su čestice s polucijelobrojnim spinom. Između ostalih, u fermione ubrajamo elektrone, protone i neutrone. Da bi učinili ovu studiju mogućom znanstvenici su napravili opsežnu mapu polarizacije elektrona u Zemlji. Polarizacija je inducirana geomagnetskim poljem našeg planeta.

Na istraživanju je radio veliki tim znanstvenika s fakulteta Amherst i sa Sveučilišta u Texasu, na čelu s Larry Hunterom. Članak objavljen u časopisu Science opisuje kako su znanstvenici koristili model zemljine unutrašnjosti i preciznu mapu geomagnetskog polja kako bi odredili veličinu i smjer spina elektrona u Zemlji. Svaka fundamentalna čestica ima intrinzično svojstvo spina. Spin se može pojednostavljeno zamisliti kao vektor, strelica koja pokazuje u određenom smjeru. Poput svake materije, Zemlja i njen plašt su napravljeni od atoma. Atomi sadrže elektrone, protone i neutrone koji imaju spin. Zemljino magnetsko polje uzrokuje blagu polarizaciju spina kod elektrona u mineralima zemljine kore. To znači da smjer prema kojem spin pokazuje nije više nasumičan, nego ima nekakvu orijentaciju.

U ranijim istraživanjima pokušali su ustanoviti da li u laboratoriju spinovi imaju tendenciju da se „okrenu“ u posebnom smjeru. „Znamo da je magnetski dipol u stanju niže energije kada se orijentira paralelno s geomagnetskim poljem i okrene se u posebnom smjeru, tako radi kompas. Mi smo isključili magnetsku interakciju i pokušali smo ustanoviti neku drugu silu koja bi orijentirala naše spinove“, objašnjava Hunter. “Jedna interpretacija ove druge sile bi bila da postoji dalekometna interakcija između spinova elektrona u našem laboratoriju i spinova onih elektrona koji se nalaze u Zemlji i usklađeni su s geomagnetskim poljem. Ovo je dalekometna spin-spin interakcija koju tražimo“, zaključio je Hunter.

Do sada ni jedan eksperiment nije dokazao postojanje takve interakcije. U ovom posljednjem istraživanju opisuje se kako su znanstvenici uspjeli zaključiti da su takve takozvane spin-spin sile, ako postoje, nevjerojatno slabe. Nagađa se da su i milijun puta slabije od gravitacijske sile koja je najslabija od četiri fundamentalne sile. S obzirom na visoku osjetljivost opreme koja je korištena za ovaj eksperiment, sigurno će poslužiti za daljnju potragu za petom silom.

Ako se ikad potvrdi postojanje spin-spin sile to bi značilo revoluciju u fizici čestica kakvu danas poznajemo. Sigurno bi otvorilo mnoga vrata u daljnjim istraživanjima. Ne samo u fizici, već i u drugim znanostima.

Izvor : Amherst College

Leave a Comment