Vědecký svět diskutuje o experimentu maďarských vědců, který umožnil mluvit o objevení nové elementární částice a nového způsobu interakce částic mezi sebou. To by mohl být největší vědecký objev 21. století. Artyom Korzhimanov, zaměstnanec Ústavu aplikované fyziky Ruské akademie věd a autor populárního vědeckého blogu physh.ru, zkoumá, jak věrohodná je tato hypotéza a zda jsou výsledky experimentu spolehlivé.
Z pohledu fyziky jsou všechny procesy probíhající ve světě, který je nám znám, založeny na čtyřech metodách interakce elementárních částic: gravitace, elektromagnetismus (který se mimo jiné projevuje třením nebo elastickými silami), silné jaderné a slabé jaderné interakce. Poslední tři mají mnoho společného a jsou spojeny do jediné teoretické konstrukce zvané Standardní model.
Foto: NASA / DOE / Fermi LAT Spolupráce
Avšak ve 20. letech 20. století vědci objevili, že hvězdy naší galaxie - Mléčná dráha - se točí kolem jejího středu mnohem rychleji, než by měly, na základě známých zákonů a zjevného množství hmoty. To dalo důvod předpokládat, že ve vesmíru je látka, která se skládá z některých dříve neznámých částic - obvykle se nazývá temná hmota. Současně je zcela přirozené předpokládat, že částice temné hmoty mohou mezi sebou interagovat pomocí síly, která neexistuje mezi částicemi obvyklými pro nás. Pokud ano, pak je tato interakce pátou základní silou, která v našem světě existuje.
Temný kandidát
Skupina experimentátorů z Atomki, Ústav pro jaderný výzkum Maďarské akademie věd, se pokusila najít jednoho z kandidátů na roli složky temné hmoty - tzv. Temného fotonu.
Propagační video:
Zaměstnanci společnosti Atomki měli k dispozici malý urychlovač částic, který poslal proud protonů na vzorek lithia. To vedlo ke vzniku jader berylia-8. Tato jádra jsou radioaktivní a rozpadají se za zlomek vteřiny. Obvykle je to doprovázeno emisemi fotonu, ale v průměru, jednou za tisíc, se tento foton, i když je stále v jádru, promění v dvě další částice - elektron a pozitron. Chování těchto dvou částic umožnilo maďarským vědcům předpokládat, že za určitých poměrně specifických podmínek se foton na velmi krátkou dobu změní z jednoduchého na tmavý.
Výsledky experimentu byly zveřejněny v autoritativním časopise Physical Review Letters v lednu 2016, ale nepřinesly znatelnou odpověď. To se vše změnilo v dubnu 2016, kdy tým teoretických fyziků z University of California, Irvine (USA) předložil článek s podrobnější analýzou experimentálních výsledků.
Američané uvedli, že předpoklad temného fotonu je v rozporu s výsledky jiných experimentů a je pravděpodobně nesprávný. Místo toho nabídli svou teorii. Je založeno na předpokladu, že v procesu rozkladu se objevuje určitá částice, zvaná X-boson, a která je nositelem tohoto velmi pátého způsobu interakce. Toto vysvětlení úspěšně prošlo procesem vzájemného hodnocení a bylo zveřejněno ve stejných dopisech o fyzické kontrole v srpnu. Podle vědců z University of California, jejich teorie vysvětluje některé z dříve objevených neobvyklých účinků.
Stojí za to uvěřit?
Díla maďarských a amerických vědců nejsou první, kdo předložil hypotézu o existenci páté základní interakce. Ve většině případů však účinek zmizí, když se experimentální nastavení zlepší, to znamená, že je spojeno s nedokonalými experimentálními podmínkami. To nebrání teoretikům, aby přicházeli s více a více novými teoriemi za příliš spolehlivé výsledky. A mohou být pochopeny. Někdy z podivné anomálie vyroste úplně nový směr vědy - a ti, kdo nejprve našli vysvětlení, se stanou jeho vůdci.
Nedávné příklady vysoce objevených „objevů“, které byly později vyvráceny, jsou neutrina, údajně se pohybující rychlostí vyšší než je rychlost světla (důvodem bylo nakonec špatné připojení kabelů) a náznak existence neobvyklé těžké částice, jak uvádí Evropské středisko pro jaderný výzkum CERN a což se ukázalo jako neopodstatněné, když bylo shromážděno více dat. V obou případech se teoretikům podařilo předložit desítky hypotéz a publikovat stovky článků.
Z tohoto důvodu je většina vědců ohledně výše uvedených prací a závěrů skeptická. Skepticismus je ještě silnější mezi těmi, kteří jsou obeznámeni s předchozí prací stejné skupiny experimentátorů. O experimentech s beryliem-8 referovali již v letech 2008 a 2012 a oba časy „viděli“některé dříve neznámé částice s různými hmotami. Autoři v reakci na to tvrdí, že vždy viděli stejnou částici - právě to, že nástroje, které měli k dispozici, dříve neumožňovaly správně měřit hmotnost.
Mnoho vědců se také zdá podezřelé, že skupina Atomki prakticky nezveřejňuje články, které neobsahují objevy. Je možné, že členové skupiny nevědomě uvidí výsledek, kde ve skutečnosti neexistuje. K potlačení tohoto účinku v medicíně se při testování účinnosti léků používá dvojitě zaslepená studie, během níž ani pacient, ani lékař neví, zda jedná o lék nebo o dudlík placeba. V dobře navrženém fyzikálním experimentu nemusí osoba, která provádí měření nebo zpracovávat data, také vědět, s čím přesně pracuje. Ve skupině Atomki není tento stav pravděpodobně splněn.
Přes skepticismus možnost takového zásadního objevu nemůže vzbudit mysl vědců a několik vědeckých skupin současně slíbilo, že v nadcházejících měsících zkontrolují výsledky maďarského týmu. Pokud budou potvrzeny, práce maďarských odborníků by se mohla stát největším vědeckým objevem 21. století. Je však ještě pravděpodobnější, že mluvíme o dalším incidentu, který se objevil v důsledku nedostatečně kvalitního experimentu.