Od lepení magnetu na dveře lednice přes skok do vody po kopání do míče - přírodní síly nás ovlivňují v každém okamžiku života.

Všechny síly, které každý den zažíváme, rozdělujeme do čtyř základních kategorií: gravitace, elektromagnetismus, silná a slabá jaderná síla.

Teď ale vědci hlásí, že narazili na známky páté základní síly, která může změnit učebnice fyziky.

Věci, které jsme dosud neviděli

Na silné indicie o existenci dosud nepoznané síly ukazují detailní měření nestabilních elementárních částic v prestižní výzkumné instituci v americkém státu Illinois.

Při experimentech ve Fermiho národní laboratoři (Fermilab) vyšlo najevo, že miony – částice podobné elektronům, menší než atomy, které jsou jedním ze stavebních kamenů hmoty ve vesmíru – se chovají jinak, než předpovídají současné fyzikální teorie a modely.

Vědci o výsledcích svého několikaletého bádání informovali ve středu na online tiskové konferenci. Oznámili na ní, že jsou přesvědčení o nálezu „páté základní fyzikální interakce“, neboli síly.

Nynější fyzika předpokládá, že interakce částic mají na svědomí gravitace, elektromagnetismus a silná a slabá jaderná síla. Říká se tomu standardní model. Je to široce přijímaná teorie vyučovaná na školách, která vysvětluje, z jakých částic se skládá hmota a jak tyto částice na sebe působí.

Nová pozorování z laboratoře Fermilab však naznačují, že miony fungují dosud nepopsaným způsobem.

„Zjistili jsme, že interakce mionů neodpovídá standardnímu modelu,“ řekl na tiskové konferenci britský profesor Mark Lancaster, který se na výzkumu podílí. „To je jistě vzrušující, protože to ukazuje na budoucnost s novými fyzikálními zákony, novými částicemi a novou silou, kterou jsme dosud neviděli.“

Nejistá jistota

Fermilab v experimentu Muon g-2 posílá miony ochlazené na mínus 268 stupňů Celsia dokola v elektromagnetu ve tvaru prstence s průměrem 15 metrů, který má stabilní a přesně změřené magnetické pole. Miony, které jsou dvěstěkrát těžší než elektrony, by v něm měly podle standardního modelu kmitat určitou rychlostí.

Zařízení Muon g-2 ve Fermilabu sloužící k měření kmitání mionů. S jeho pomocí vědci zjistili existenci páté přírodní síly. | zdroj: Profimedia

Vědci však při měřeních zjistili, že miony kmitají jinak, než vyplývá z platných fyzikálních zákonů. Podle nich za tím musí být dosud nepoznaná síla. Předpokládají že chování mionů souvisí s dosud neobjevenou částicí menší než atom.

Zjištění z Illinois zatím nelze prohlásit za vědecký objev. Stále existuje šance jedna ku 40 tisícům, že to je statistická chyba. Aby mohlo být pozorování prohlášeno za objev, musí být pravděpodobnost, že se jedná o náhodu, rovna jedna ku 3,5 milionu, anebo menší.

Uznávaný profesor fyziky částic Ben Allanach z Cambridgeské univerzity, který se výzkumu ve Fermilabu neúčastnil, však prohlásil, že o objevu nepochybuje. Pravděpodobnost 99,9975 procenta pokládá za dostatečnou a přesvědčivou.

„Celou svou kariéru jsem hledal síly a částice, které dosud neznáme, a tohle je ono! Tohle je ta chvíle, na kterou jsem čekal a moc se teď nevyspím, protože jsem příliš rozrušený,“ cituje vědce britská stanice BBC.

Profesor Allanach připomněl, že objev z Fermilabu je v souladu s poznatky naměřenými dříve Velkém hadronovém urychlovači LHC v CERNu u Ženevy. Pátá síla by podle něj mohla dostat název „vonná síla“, případně „hypersíla třetí rodiny“, anebo méně poeticky „interakce B minus L2“.

Porozumíme vesmíru?

Pokud by se poznatek o mionech potvrdil, mohl by vědce přivést k řešení velkých fyzikálních záhad posledních desetiletí. Mohl by je například dovést k tomu, proč rychlost rozpínání vesmíru zrychluje namísto toho, aby po Velkém třesku zpomalovala.

Zatím to fyzici často odbývali tvrzením, že zrychlení pohání neznámá temná energie. Už dřív však někteří z nich upozorňovali, že za zrychlením rozpínání vesmíru může být pátá síla.

Pátá síla by mohla dát odpověď na otázku, proč v počátečních stádiích Velkého třesku při po střetech hmoty s antihmotou převážila hmota a proč ve vesmíru nenacházíme antihmotu. A částice, které pátou sílu způsobují, by také mohly být součástí temné hmoty, která tvoří čtvrtinu vesmíru a o které nevíme, z čeho se skládá.