Jöhet a Nobel-díj: az évszázad fizikai felfedezése Debrecenben

Néhány napja a Nature robbantotta a bombát: elképzelhető, hogy magyar fizikusok „véletlenül” felfedezték a természet ötödik alapvető kölcsönhatását. Ha ez bebizonyosodik, akkor az eredmény jelentőségét egyszerűen nem lehet túlértékelni. A felfedezés átformálhatja fizikai világképünket, a szerzők pedig máris előjegyezhetik a kölcsönzőben a frakkot a Nobel-díj átvételére.

Négy elemi kölcsönhatás irányítja az univerzumot: a gravitáció, az elektromágnesesség, illetve az atomokat összetartó erős és gyenge kölcsönhatások. Ezek működését az általunk érzékelhető világot leíró úgynevezett standard modell meglehetősen jól kezeli, ugyanakkor e modellnek van egy elég jelentős gyengesége. Az univerzum tömegének legalább nyolcvan százalékát adó „sötét anyagot” nem képes leírni. Azért hívják sötétnek, mert nem rendelkezünk olyan vizsgálati módszerrel, amellyel érzékelni tudnánk jelenlétét, meg tudnánk mérni tulajdonságait. Ugyanakkor szinte biztos, hogy létezik, másképpen ugyanis érthetetlen lenne a galaxisok mozgása és az univerzum tágulásának mikéntje.

Ezért számos fizikus felvetette egy eddig ismeretlen ötödik alapvető kölcsönhatás létezésének a lehetőségét, amelynek energiáját esetleg az elektromágnesesség energiáját hordozó fotonok analógiájaként „sötét fotonoknak” elnevezett részecskék tartalmaznák. De ez, csakúgy, mint maga az ötödik erő eddig csak elméletben létezett. Matematikai modellek formájában hasznosnak bizonyultak a részecskefizikai egyenletek megoldására, de kísérlet nem bizonyította valóságosságukat.

A debreceni Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézet Krasznahorkay Attila vezette kutatócsoportja e sötét foton jelenléte után kutatott a Nature tudományos folyóirat beszámolója szerint, amikor az intézet elektron-pozitron spektrométerében hetes tömegszámú lítiummintákat bombáztak protonokkal. A besugárzás hatására a lítium atommag nyolcas tömegszámú, rendkívül instabil berilliummá alakult, ami kisvártatva tovább bomlott, elektron-pozitron párokat kisugározva magából.

Ebben még semmi meglepő nem volt. Amint azonban változtatni kezdték a besugárzás szögét, egy elsőre (és sokadikra is) műterméknek tűnő eredményt kaptak. A standard modell jóslatai szerint ugyanis a besugárzási szög emelkedésével csökkenniük kellett volna a kisugárzott elektron-pozitron párok számának. Ez egy ideig csökkent is, de 140 foknál hirtelen újra megemelkedett. Ez nem várt csúcsot képzett a grafikonon, majd nagyobb szögeknél újra visszaesett a kiszabadult elemi részecskék száma.

A kutatók szerint az elmúlt három évben rengetegszer lefuttatták a kísérletet, próbáltak minden lehetséges hibát kiküszöbölni, és mindannyiszor megjelent ez a csúcs a grafikonon. Mára teljesen biztosak benne, hogy „van ott valami”, a tévedés esélye 1 a 200 milliárdhoz, tehát gyakorlatilag kizárt. A tavaly az interneten, majd idén a Physical Review Letters szakfolyóiratban publikált tanulmányuk szerint a berillium egy új, eddig ismeretlen részecske formájában adja le energiáját, majd ez a részecske bomlik el elektronra és pozitronra. Ki is számolták, hogy mekkora lehet e felfedezett részecske tömege és energiája. Eszerint igen kicsi lehet, tömege alig 34-szer nagyobb az elektronénál, energiája pedig 17 megaelektronvolt.

Mindez tehát már tavaly megjelent egy rangos fizikai lapban, de sok vizet nem zavart. Egészen addig, míg az irvine-i Kaliforniai Egyetem (a nemzetközi tudományos közösségben láthatóan sokkal komolyabban vett) tudósai egy hónappal ezelőtt ugyancsak a fizikai tanulmányok gyors közzétételét szolgáló arXiv internetes szerveren publikálták a saját számításaik eredményét. Ebben a cikkben alaposabb vizsgálatnak vetették alá a magyar eredményeket, hogy azokat minden tekintetben pontosnak találták. „Előhoztuk [a magyarok felfedezését] a viszonylagos ismeretlenségből”, nyilatkozta a saját szerepükről a Nature-nek a vezető kaliforniai kutató, Jonathan Feng. Néhány nappal később még konferenciát is összehívtak a felfedezés megvitatására, tehát igen komolyan vették az eredményeket. A találkozón résztvett fizikusok, bár szkeptikusak voltak a felfedezést illetően, a beszámolók szerint jelentős izgalomba jöttek, és egymást érték a kísérleti ötletek, amelyek segítségével igazolni – vagy cáfolni – lehetne a hipotézist.

Az izgalom oka az, hogy a végkövetkeztetés kérdésében az amerikaiak nem értenek egyet a debreceni fizikusokkal. Szerintük ugyanis amit a magyarok találtak, az nem a sötét foton, hanem az úgynevezett fotofóbikus X bozon, egy másik, eddig csak elméleti síkon létezett elemi részecske. Márpedig ez a részecske egy rendkívül rövid (az atommag átmérőjénél csak néhányszor nagyobb) hatótávú erőt hordozhat, ami különbözik minden eddig ismert alapvető kölcsönhatástól. Ez a bozon az elektronokhoz és a neutronokhoz kapcsolódhat. Feng és munkatársai jelenleg is keresik a jelenség egyéb magyarázatait, de eddig úgy tűnik, hogy ez az új bozon – és az új erő – a „legkézenfekvőbb magyarázat”.

Még semmi sem dőlt el, a Nature által megkérdezett, személyesen nem érintett tudósok leginkább szkepszisüket, de folyamatos figyelmüket hangsúlyozták. A bizonyítékra talán már egy évet sem kell várni. A világ legjelentősebb részecskefizikai laboratóriumai, az amerikai Jefferson részecskegyorsító, a Genf melletti CERN Nagy Hadronütköztetője, a Róma mellett Frascati Intézet, illetve az szibériai Novoszibirszkben fagyoskodó Budker Magfizikai Intézet mind ráugrottak az új részecske vadászatára.


Forrás:mno.hu
Tovább a cikkre »