Eh bien, il est impossible de ne pas voir les parallèles
Il y a cent dix ans, les gens ordinaires n’avaient aucune idée qu’une révolution scientifique était en cours.
Il y avait des cinglés qui lisaient quelque chose
Et j'ai même rêvé de quelque chose
Je n'espère pas vraiment que les rêves deviennent réalité
...
Les physiciens confirment la possible découverte de la cinquième force fondamentale de la nature

Des données récentes indiquant la possible découverte de particules subatomiques jusqu'alors inconnues pourraient indiquer une cinquième force fondamentale de la nature, selon un article publié dans la revue Physical Review Letters par des physiciens théoriciens de l'Université de Californie à Irvine (UCI).
http://www.astronews.space/ru/astrophysics/104-fundamental-sila

À la mi-2015, des chercheurs de l’UCI ont découvert des recherches expérimentales en physique nucléaire à l’Académie hongroise des sciences qui recherchaient des « photons noirs », des particules liées à la matière noire invisible.

Les travaux des Hongrois ont découvert une désintégration radioactive anormale qui indique l'existence d'une particule légère seulement 30 fois plus lourde qu'un électron.

"Les expérimentateurs ne pouvaient pas prétendre qu'il s'agissait d'une nouvelle force. Ils ont simplement vu un excès d'événements indiquant une nouvelle particule, mais il n'était pas clair s'il s'agissait d'une particule ou d'une force de particules porteuses.
Depuis des décennies, nous connaissons quatre forces fondamentales : les forces gravitationnelles, électromagnétiques et nucléaires fortes et faibles. Si elle est confirmée par d'autres expériences, cette découverte d'une possible cinquième force changera complètement notre compréhension de l'Univers, avec la possibilité de combiner les forces et la matière noire."

a déclaré Jonathan Feng, professeur de physique et d'astronomie et co-auteur de l'étude.

L'équipe de l'UCI a examiné les données des chercheurs hongrois, ainsi que toutes les autres expériences antérieures dans le domaine, et a montré que les preuves favorisent fortement à la fois les particules de matière et les « photons sombres ». Ils ont proposé une nouvelle théorie combinant toutes les données existantes et ont déterminé que la découverte pourrait indiquer une cinquième force fondamentale. Leur première analyse a été publiée fin avril sur le serveur Internet public Arxiv et un suivi renforçant les conclusions du premier article a été publié vendredi sur le même site.

Les travaux des scientifiques de l'UCI montrent qu'il ne s'agit peut-être pas d'un « photon sombre », mais plutôt d'un « boson X protophobe ». Alors que la force électrique normale agit sur les électrons et les protons, ce nouveau boson n’interagit qu’avec les électrons et les neutrons, et ce dans une plage extrêmement limitée. Le co-auteur de l'analyse, Timothy Tait, a déclaré :

"Il n'existe aucun autre boson qui possède les mêmes caractéristiques. Parfois, nous l'appelons aussi simplement le "boson X", où "X" représente quelque chose d'inconnu."

Feng a noté que des expérimentations plus poussées sont essentielles :

"La particule n'est pas très lourde et les laboratoires disposaient de l'énergie nécessaire pour la détecter dans les années 50 et 60. Mais la raison pour laquelle elle a été difficile à trouver est que les interactions de cette particule sont très faibles. Cependant, parce que la nouvelle particule est si léger qu'il existe de nombreux groupes expérimentaux travaillant dans de petits laboratoires à travers le monde qui, connaissant les exigences initiales, savent désormais où chercher.
Il est possible que ces deux secteurs interagissent l’un avec l’autre à travers des interactions quelque peu voilées mais fondamentales. Cette force peut se manifester lorsque nous observons cette force protophobe résultant de l’expérience hongroise. Plus largement, cela est cohérent avec nos recherches initiales visant à comprendre la nature de la matière noire. »

Une piste de recherche plus approfondie est la possibilité que cette cinquième force ait le potentiel d'être attachée aux forces électromagnétiques et nucléaires fortes et faibles en tant que « manifestations d'une force plus grande et plus fondamentale ».

MOSCOU, 26 mai - RIA Novosti. Des scientifiques hongrois ont trouvé des indices de l'existence d'une physique au-delà du modèle standard du micromonde. Ils ont découvert non pas quatre, mais cinq forces fondamentales de la nature, rapporte le service d'information de la revue Nature.

À la fin de l'année dernière, Attila Krasznahorkay de l'Institut de physique nucléaire de l'Académie hongroise des sciences à Debrecen et ses collègues ont publié un article dans lequel ils rapportaient des observations inhabituelles de ce qui se passe lorsqu'un atome de béryllium-8 passe d'un état excité à un état normal. à la synthèse du béryllium lors du bombardement d'une feuille de lithium avec des protons.

Comme le disent les scientifiques, dans certaines circonstances, ce processus conduit à la naissance non pas de photons, mais de paires électron-positron, sortes de mini-atomes instables issus de particules de matière et d'antimatière. Ce fait en soi n’est pas inhabituel : de tels processus se produisent régulièrement dans la nature et dans l’espace. Ce qui était étonnant, c'était la manière dont ces particules étaient nées.

Mettez les électrons dans un coin

Le modèle standard de la physique prédit que la fréquence d'apparition de telles paires dépendra fortement des angles sous lesquels les électrons et les positrons en formation se séparent - plus cet angle est grand, moins il devrait y avoir d'"atomes" de positronium, comme les scientifiques appellent de telles structures. .

À la grande surprise de Krasznahorkai et de ses collègues, quelque chose de différent se produisait : lorsque l'angle d'expansion approchait de 140 degrés, le nombre de paires électron-positon augmentait fortement. Cela indique que certaines particules ou forces au-delà du modèle standard étaient impliquées dans ce processus.

Les physiciens hongrois pensent que ce comportement du béryllium-8 est dû au fait que ses noyaux, lors de leur formation dans une feuille de lithium, émettent un boson ultra-léger spécial, une particule qui porte l'une des quatre interactions fondamentales, qui se désintègre en un un électron et un positon.

Krasznahorkai estime que cette particule, dont la masse est d'environ 17 MeV (mégaélectronvolts), est ce qu'on appelle un « photon noir » - un porteur d'interactions électromagnétiques qui peuvent influencer le comportement des particules de matière noire.

Protonophobie

De telles déclarations et résultats expérimentaux ont attiré l'attention des théoriciens de l'Université de Californie à Irvine (États-Unis), qui pensent que l'équipe de Krasznahorkai a réussi à découvrir quelque chose de plus - une cinquième force fondamentale qui affecte la matière aux côtés de la gravité, de l'électromagnétisme, des forces nucléaires faibles et fortes. .

"Le travail expérimental original sur lequel reposent ces constructions théoriques indique que les observations de transitions entre les états excités de l'atome de béryllium-8 donnent des résultats qui s'écartent de la description théorique actuelle. Toutes sortes d'écarts en physique nucléaire surviennent régulièrement, car il est adéquat pour calculer le spectre des excitations des noyaux, le chemin même des noyaux légers est extrêmement difficile », a commenté Igor Ivanov, célèbre physicien russe et vulgarisateur scientifique, à propos de l'étude.

Comme l'écrit Ivanov, des sursauts et anomalies inexplicables similaires ont déjà été découverts lors d'observations du comportement des neutrinos et lors d'expériences au LHC, qui ont ensuite été « dissoutes » à mesure que les données s'accumulaient et que la précision des détecteurs augmentait.

"Par conséquent, dans ce cas, il est presque garanti qu'il s'agit d'un effet mal décrit de la physique nucléaire. Eh bien, l'article théorique sur lequel la note de Nature News a été écrite n'est qu'un ouvrage standard pour les théoriciens - supposons que l'écart soit réel, et spéculer sur ce que pourrait être la « nouvelle physique ». Ils ont le droit de le faire », conclut le scientifique.

Selon l'académicien L.B. Okun, "outre les interactions gravitationnelles, électromagnétiques, faibles et fortes, il devrait y avoir d'autres types d'interactions, mais leurs manifestations n'ont pas encore été découvertes". Et il continue : « Il semble très plausible que la prochaine étape vers une plus grande unification de la physique ne devienne possible que grâce à la découverte d'un nouveau principe fondamental. Pour devenir plus simple, la physique doit devenir encore plus non triviale. Il n’y aura pas de simple simplicité. De nombreux physiciens théoriciens sont d’accord avec ce point de vue.

Examinons une solution possible à ce problème. Toutes les particules élémentaires ont une masse et les interactions gravitationnelles sont associées à cette caractéristique quantique. Et à leur autre caractéristique quantique - la charge électrique - sont associées des interactions électromagnétiques. Mais toutes les particules ont aussi un spin. Pourrait-il exister un autre type d’interactions fondamentales, provoquées précisément par le spin ? Pour répondre à cette question, clarifions d’abord la signification de ce nombre quantique.

Revenons maintenant au modèle phyton du vide quantique. Développant sa logique, A.E. Akimov a posé la question : que se passera-t-il si, comme source de perturbation, nous choisissons non pas un corps massif ou chargé, mais, par exemple, une toupie ou un autre objet en rotation ? Le vide répondra également à cette perturbation : il se produira une polarisation transversale des phytons qui, évidemment, auront une orientation axisymétrique, et non à symétrie centrale, comme dans le cas des champs gravitationnels et électromagnétiques. Ce type de perturbation du vide peut être classé comme un autre cinquième type d'interactions fondamentales - la torsion ( torse en latin signifie tordre).

Les interactions de torsion sont connues depuis longtemps. Leur existence a été prédite en 1922 par le mathématicien français Elie Cartan, qui a inclus la torsion de l'espace dans les équations de la relativité générale. Einstein s'est montré intéressé par sa théorie.

Pour ceux qui ont oublié ce qu'est la torsion, rappelons les informations d'un manuel de physique scolaire. La torsion est la déformation d'un cylindre à une extrémité fixe sous l'action d'une paire de forces dirigées perpendiculairement à l'axe du cylindre. Le moment de cette paire de forces est appelé couple. La torsion consiste en la rotation relative de sections du cylindre parallèles les unes aux autres, tirées le long de son diamètre. Ces sections se déplacent les unes par rapport aux autres, tournant autour de l'axe du cylindre, mais conservent leur forme.

La théorie de Cartan concernait des corps massifs soumis à un couple. Cartan ne pouvait pas connaître le lien entre le spin et le champ de torsion, car la spin n'était pas encore ouverte à ce moment-là. Par conséquent, les interactions de torsion n'ont été introduites dans les théories de Cartan que comme correction de la gravité.

Cette correction de torsion, comme il ressort de la théorie, était si faible qu'il n'y avait aucun espoir de la détecter expérimentalement. Par conséquent, l’intérêt pour les champs de torsion s’est évanoui pendant longtemps. Et en parlant d’interactions fondamentales, elles n’ont même pas été évoquées.

L'intérêt pour les champs de torsion a été ravivé depuis le milieu du XXe siècle, lorsque la théorie de la gravité avec torsion a été développée dans les travaux de D.D. Ivanenko, D. Shima, T. Kibbla, B.N. Frolova et autres. Dans ces travaux, il a été montré que la source de la torsion spatiale est le spin des champs matériels. Ivanenko et V.M. Rodichev a étudié le lien entre la torsion et les processus non linéaires en l'absence de champ gravitationnel. La question de la constante de couplage du champ de torsion est restée ouverte dans ces travaux. Cette conclusion pourrait être utilisée par les expérimentateurs au moment de démarrer une recherche. Plus tard, il est devenu clair que cette constante est de l'ordre de 10 -2 - 10 -3.

Il a été démontré qu'il pourrait y avoir une autre source de torsion : le liquide de rotation. Il modélise la matière des étoiles et de l'Univers et est un fluide idéal dont chaque élément est caractérisé par l'impulsion, l'énergie et le moment cinétique interne dans le référentiel dans lequel cet élément est actuellement au repos.

Une analyse de la théorie de Cartan a montré que sa théorie n'est pas exempte d'omissions. Lors de l'écriture de ses équations, Cartan n'a pas utilisé de coordonnées angulaires pour représenter le tenseur de torsion. En conséquence, il a raté l’occasion de franchir l’étape logique suivante et, en plus de la torsion de l’espace, d’envisager également sa rotation.

Le lien entre torsion et rotation du disque remonte au 19ème siècle. étudié par le mathématicien français J. Frenet. Si la vitesse angulaire de rotation du disque w est constante, alors sa torsion est inversement proportionnelle au rayon R K = 1/R, et la vitesse angulaire w = V/R, où V est la vitesse linéaire de rotation. Cette formule est bien connue en mécanique.

Un disque rotatif, s'il est en caoutchouc, se tord, modifiant sa géométrie sous l'influence des champs de torsion du matériau. Sa géométrie interne entraîne à la fois la courbure et la torsion. Cette structure est appelée géométrie de Weizenbeck du nom du mathématicien allemand R. Weizenbeck qui l'a étudiée.

Un succès décisif dans l'étude des champs de torsion a été obtenu par G.I. Shipov, qui a développé dans les années 1980 la théorie du vide physique. Cette théorie a résolu le problème de toutes les interactions fondamentales, y compris la torsion. La théorie du champ de torsion, construite par Shipov, repose sur l'utilisation des coefficients de torsion de G. Ricci-Curbastro, qui ont permis d'éliminer les limites de la théorie de Cartan et de conclure qu'il n'y a pas de limite théorique sur la valeur de la constante d'interaction de torsion.

L'espace des événements décrit par la théorie de Shipov a 10 dimensions : six coordonnées angulaires s'ajoutent aux quatre coordonnées de translation habituelles. Contrairement à la théorie de la relativité d'Einstein, cet espace ne correspond pas à la géométrie de Riemann, mais à la géométrie de Weizenbeck, caractérisée non seulement par la courbure, mais aussi par la torsion. Les champs de torsion sont une manifestation naturelle des propriétés géométriques d’un tel espace.

La théorie du vide physique de Shipov s'est avérée très fructueuse pour un grand nombre de conséquences importantes. Le premier concerne les forces d’inertie, introduites par Newton dans ses équations de la mécanique classique. La nature de ces forces est restée mystérieuse pendant trois cents ans. Certains théoriciens soutiennent encore que ces forces sont fictives et ne sont introduites que dans certains systèmes de coordonnées. Il est peu probable que les passagers d'une voiture brusquement freinée soient d'accord avec eux, qui risquent de se blesser le front à cause de l'inertie.

Ce qui déroute les théoriciens sceptiques, c’est qu’ils ne peuvent pas identifier la source des forces d’inertie. Et puisqu’il n’y a pas de source, raisonnent-ils, alors il n’y a pas de force. Après avoir effectué une analyse qualitative de ce problème ci-dessus en utilisant le modèle du vide phytonique, nous avons montré que le vide quantique peut servir de source. La théorie de Shipov apporte une solution quantitative rigoureuse au problème des forces d'inertie. Il a montré que ces forces sont bien réelles et sont le produit de champs spéciaux – les champs d’inertie. Ces champs ne sont rien d'autre qu'une manifestation des champs de torsion dans la vie quotidienne.

La principale conclusion de la théorie du vide physique peut être formulée comme suit : rien ne se passe dans le monde sauf la torsion et la courbure de l'espace.

Divers schémas pour générer un champ de torsion sont possibles. On peut par exemple utiliser une décharge électrique entre deux tubes métalliques coaxiaux placés dans un champ magnétique longitudinal. Sous l'influence de la force Ampère résultant des champs électriques et magnétiques croisés, le plasma de décharge électrique tournera dans la direction azimutale. Ce plasma sera source d'un champ de torsion statique. Et si ce dispositif contient une inhomogénéité dans la direction azimutale, alors il s'avérera être un générateur d'un champ de torsion alternatif se propageant dans la direction radiale.

De tels dispositifs sont sources de champs de torsion au niveau macro. Au niveau micro, sa source est le spin. Une caractéristique distinctive importante du champ de torsion est qu'il est de nature purement informationnelle et n'est pas associé au transfert d'énergie.

Récemment, des scientifiques hongrois ont découvert un phénomène anormal à la suite d'une de leurs expériences. Lorsque les noyaux de béryllium se sont désintégrés, ils ont obtenu une particule dont la masse et le comportement ne peuvent être expliqués par le modèle physique standard.

Particule anormale

Début 2016, une étude conjointe ultérieure avec un groupe de scientifiques américains a été publiée dans la prestigieuse revue Physical Review Letters. Après avoir étudié le comportement de la particule, les scientifiques ont élaboré un modèle mathématique qui vient compléter le modèle standard. Selon les scientifiques, ce modèle pourrait potentiellement expliquer l’existence et les propriétés de la matière noire. Ils espèrent même avoir le premier indice de l’existence d’une cinquième force fondamentale des particules.

Modèle standard

Il existe quatre « forces fondamentales de la nature », appelées plus précisément forces de force fondamentale : l’électromagnétisme, la gravité, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible. Selon le modèle standard, toutes les forces, à l’exception des forces gravitationnelles, interagissent entre elles. Cela incite les scientifiques à s’efforcer de trouver une nouvelle cinquième force fondamentale qui pourrait permettre l’observation directe de la matière noire.

L’expérience publiée n’a pas suffi à prouver l’existence de la nouvelle interaction. Le phénomène anormal d’aujourd’hui pourrait être provoqué par une nouvelle particule de matière ou par un agent sans masse d’une interaction inconnue.

Expérience menée

L'expérience a été réalisée à l'Académie hongroise des sciences par des scientifiques qui recherchent depuis longtemps des « photons noirs » - des particules qui interagissent avec la matière noire. Une anomalie dans la désintégration nucléaire du béryllium observée au cours de l'expérience s'est avérée être une particule d'une masse 30 fois supérieure à celle d'un électron.

Si cette particule a la capacité de provoquer une nouvelle interaction, alors la découverte pourrait être révolutionnaire. Non seulement la « cinquième force » prévue sera révélée, mais cette force pourrait potentiellement unifier les forces connues et la matière noire. Une telle unification élargira considérablement notre compréhension de l’Univers et des processus physiques qui s’y déroulent.

Bien entendu, une seule expérience et un seul modèle théorique ne suffisent pas pour croire à l’existence d’une nouvelle interaction fondamentale. Beaucoup plus de recherches et d’expérimentations doivent être menées, et une nouvelle théorie doit être formulée combinant le modèle standard et la nouvelle force. Heureusement, la particule anormale est relativement stable et peut être directement observée par la plupart des scientifiques intéressés.

Si leurs découvertes sont confirmées, il y aura une sensation mondiale dans le domaine scientifique, peut-être plus significative que la découverte des ondes gravitationnelles.

Aujourd'hui, quatre forces fondamentales agissant dans notre monde sont connues : les forces gravitationnelles et électromagnétiques au niveau macro, les interactions fortes et faibles sont observées au niveau des particules élémentaires. Les physiciens disposent encore de suffisamment de ces quatre forces pour expliquer tout ce qui les entoure. Le seul souci est que la matière visible ne représente que 5 % de la matière totale de l’Univers, le reste étant caché à nos sens. Les scientifiques appellent cette partie de l'Univers, imperceptible pour nous, matière noire et énergie noire.

On pense que la seule force qui affecte la matière noire est la gravité, mais aucune trace définitive de cette interaction n’a encore été trouvée. Le manque d'interaction avec la matière noire ne dérange pas les scientifiques, ils continuent de la rechercher et sont potentiellement prêts à faire des découvertes, notamment la découverte d'une nouvelle interaction fondamentale.

L'année dernière, le physicien Attila Krasznahorkay et ses collègues de l'Institut de recherche nucléaire de l'Académie hongroise des sciences (Debrecen) ont publié un article dans la base de données préimprimée ArXiv.org dans lequel ils concluaient qu'ils avaient découvert la cinquième force. Leur article a été publié dans la revue Physical Review Letters en janvier.

Les deux publications n'ont pas été remarquées par la communauté scientifique, à l'exception d'un groupe de physiciens théoriciens dirigé par Jonathan Feng de l'Université de Californie (Irvine, États-Unis), qui a décidé de vérifier les résultats de leurs collègues hongrois. Feng et ses co-auteurs ont étudié attentivement les calculs des chercheurs hongrois et ont annoncé que cette nouvelle force, à leur avis, ne viole aucune loi de la nature. Feng a publié un article sur la vérification, également sur ArXiv.org.

Les scientifiques hongrois recherchaient un « photon noir » – une particule de lumière issue de la matière noire. Ils ont bombardé un morceau de lithium-7 avec des protons, provoquant la transformation des protons en un noyau instable de béryllium-8, qui s'est désintégré en une paire d'électrons et de positrons (analogues des électrons dans l'antimatière). Lorsque les protons ont heurté le lithium selon un angle de 140 degrés, beaucoup plus de paires d'électrons et de positons ont été renvoyées que ce que les calculs basés sur le modèle standard auraient prédit.

Les auteurs de l'expérience ont décidé que ces particules supplémentaires pourraient être la manifestation d'une nouvelle particule - 34 fois plus lourde qu'un électron. C'est peut-être un photon sombre. Feng et ses co-auteurs pensent que l'anomalie observée par les scientifiques hongrois ne démontre pas un photon sombre, mais une manifestation de la cinquième force.

Aujourd'hui, plusieurs groupes scientifiques - du Thomas Jefferson National Accelerator Facility aux États-Unis, du MIT et du CERN - ont entrepris de répéter l'expérience et de tester les conclusions de Kraznahorkai et Feng.

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