Průlom století: Fyzici jsou na stopě neznámé síle, která ovlivňuje částice v přírodě

Až doposud se vědci domnívali, že veškeré fyzikální zákony, které určují podmínky v celém vesmíru, vycházejí ze čtyř základních sil – gravitace, elektromagnetismu a takzvané silné a slabé interakce, které nastavují rovnováhu v atomovém jádru. Teď ale výzkumníci z amerického Illinois při pokusu zjistili, že na jednu z elementárních částic působí ještě jedna dosud neprozkoumaná síla.

Do konce 19. století lidstvo věřilo, že je atom nejmenší a nedělitelnou částicí ve vesmíru. Když pak moderní fyzici natrefili na subatomární částice (elektron, proton, neutron a další), převrátili tím vzhůru nohama tehdejší vědění o světě. K ještě více převratnému objevu nyní možná dospěli vědci z Fermiho laboratoře ve městě Batavia v americkém státě Illinois, kteří zkoumali chování speciálních elementárních (již dále nedělitelných) částic zvaných miony – tedy záporně nabité částice, které se ale na rozdíl od elektronu nenacházejí v atomu a jsou mnohem těžší.

Zhruba 200 fyziků ve speciální americké laboratoři zkoumalo, jak se miony chovají, když přijdou do kontaktu se silným magnetickým polem. Informoval o tom list New York Times a televize BBC. Vědci pozorovali chování mionů v obrovském prstenci o průměru 14 metrů. Pohyb částic v průběhu experimentu začalo ovlivňovat magnetické pole. Prakticky šlo jen o to dokázat, že miony budou ve struktuře kmitat stejnou rychlostí, jakou vědci vypočítali, a tudíž předpokládali.

BREAKING: Physicists at Fermilab announced that elementary particles called muons wobbled more than expected while whipping around a magnetized ring, strongly suggesting that unknown particles of nature are giving the muons an extra push. #gminus2 https://t.co/jIrB6CAQ8g pic.twitter.com/NhXSw8fNw2

— Quanta Magazine (@QuantaMagazine) April 7, 2021

Jenže miony při průchodu magnetickým polem kmitaly rychleji, což vědce neuvěřitelně zmátlo. Fyzici tak dospěli k závěru, že na miony musela působit zcela nová a nezmapovaná síla, která částice přinutila, aby kmitaly rychleji. Zatím pochopitelně není jasné, co jiného údajná síla krom mionů ovlivňuje. Přesto je tvrzení vědců asi stejně troufalé, jako kdyby někdo v dobách před Isaacem Newtonem tvrdil, že existuje gravitační síla.

Přelomový objev, nebo chyba?

„Tohle je naše přistání na Marsu,“ komentoval objev pro New York Times Chris Polly, jeden z fyziků, který se pokusu s názvem Muon g-2 zúčastnil. „Je to velký důkaz, který nasvědčuje tomu, že miony jsou citlivé na nějakou sílu, se kterou standardní modely neoperují,“ doplnil vědec Renee Fatemi z Kentucké univerzity.

„Během celé mojí kariéry hledám síly a částice, které ještě neznáme. Toto je ten moment, na který jsem čekal. A zřejmě se teď moc nevyspím, protože to je hrozně vzrušující,“ sdělil profesor Ben Allanach pro BBC.

Vědci teď samozřejmě chtějí svůj předpoklad potvrdit a pokusí se tak zjistit, zda nějaká pátá síla opravdu existuje a zda hrála nějakou roli při formování vesmíru. Výsledky experimentu z Fermiho laboratoře se nedají považovat za stoprocentní vědecký objev, existuje totiž stále šance jedna ku 40 tisícům, že šlo jen o pouhou statistickou chybu.

Ve vědě platí precedens, že aby byl nějaký jev prohlášen za platný, musí mít faktor náhody nejméně jedna ku 3,5 milionu. Fyziky tak čeká ještě mnoho práce a experimentů, během kterých se pokusí svůj experiment přetavit ve skutečný objev. Chování mionů by podle některých vědců mohlo vést i k objasnění některých vesmírných úkazů, například temné hmoty, která způsobuje odchylky při vědeckých výpočtech.