Пятая сила: существует ли она? Ученые надеются найти ответ с помощью астероидов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Вселенная полна загадок, и одна из них — существование так называемой «пятой силы». В дополнение к четырем известным фундаментальным взаимодействиям (гравитационному, электромагнитному, сильному и слабому) некоторые теории предсказывают наличие еще одной силы, которая может оказывать влияние на движение небесных тел.

Ученые давно ищут подтверждение существования пятой силы, используя различные методы — от лабораторных экспериментов до наблюдений за далекими галактиками. Недавно исследователи обратили внимание на неожиданный источник информации — астероиды.

Бенну, иллюстрация
Бенну, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

В статье, опубликованной в журнале Communications Physics, группа ученых под руководством Юй-Дай Цая из Национальной лаборатории Лос-Аламоса (США) использовала данные миссии OSIRIS-REx и наземные наблюдения за астероидом Бенну, чтобы получить ограничения на параметры пятой силы.

OSIRIS-REx — это космический аппарат NASA, который был запущен в 2016 году с целью изучения астероида Бенну. Аппарат собрал образцы грунта с поверхности астероида и доставил их на Землю в 2023 году. Помимо выполнения своей основной задачи, OSIRIS-REx предоставил ученым уникальные данные о движении Бенну, которые оказались ценными для проверки фундаментальных физических теорий.

Согласно стандартной модели физики элементарных частиц, движение Бенну определяется гравитационным притяжением Солнца и других планет. Однако, если пятая сила действительно существует, она должна вносить небольшие искажения в траекторию астероида.

Исследователи проанализировали данные OSIRIS-REx и наземных наблюдений, чтобы найти признаки таких искажений. Для этого они использовали сложные математические модели, которые учитывали все известные факторы, влияющие на движение Бенну.

На рисунке показаны верхние пределы на силу связи U(1)B темных фотонов A` и барионно-связанных скаляров ϕ с gϕ,p = gϕ,n и ge = 0, как функция массы частицы или, эквивалентно, ее комптоновской длины волны. Пределы были получены при анализе орбит Бенну (зеленый) и Апофиса (синий), заштрихованные области над соответствующими кривыми исключены. Также показаны верхние пределы других зондов: тесты по принципу эквивалентности (EP) (серая заштрихованная область исключена)46, лунная лазерная дальнометрия (LLR, серая сплошная кривая)21, планетарная прецессия (серая пунктирная кривая)22, векторная сверхрадиолокация (исключая область, заключенную между двумя серыми линиями)47,62, а также более ранний предел чувствительности, оцененный по прецессиям 9 астероидов (серая пунктирная кривая)23. Четыре цветные пунктирные вертикальные линии указывают на диапазоны масс, которые, согласно цветным меткам, могут быть исследованы другими классами объектов: Троянцы Юпитера (JT) и Хильды (H) - коричневым, астероиды главного пояса (M) - пурпурным, околоземные объекты (NEOs) - красным, а транснептуновые объекты (TNOs) - кинжальным.
На рисунке показаны верхние пределы на силу связи U(1)B темных фотонов A` и барионно-связанных скаляров ϕ с gϕ, p = gϕ, n и ge = 0, как функция массы частицы или, эквивалентно, ее комптоновской длины волны. Пределы были получены при анализе орбит Бенну (зеленый) и Апофиса (синий), заштрихованные области над соответствующими кривыми исключены. Также показаны верхние пределы других зондов: тесты по принципу эквивалентности (EP) (серая заштрихованная область исключена)46, лунная лазерная дальнометрия (LLR, серая сплошная кривая)21, планетарная прецессия (серая пунктирная кривая)22, векторная сверхрадиолокация (исключая область, заключенную между двумя серыми линиями)47,62, а также более ранний предел чувствительности, оцененный по прецессиям 9 астероидов (серая пунктирная кривая)23. Четыре цветные пунктирные вертикальные линии указывают на диапазоны масс, которые, согласно цветным меткам, могут быть исследованы другими классами объектов: Троянцы Юпитера (JT) и Хильды (H) — коричневым, астероиды главного пояса (M) — пурпурным, околоземные объекты (NEOs) — красным, а транснептуновые объекты (TNOs) — кинжальным.
Автор: Tsai, YD., Farnocchia, D., Micheli, M. et al. Constraints on fifth forces and ultralight dark matter from OSIRIS-REx target asteroid Bennu. Commun Phys 7, 311 (2024). https://doi.org/10.1038/s42005-024-01779-3 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Результаты анализа показали, что данные не противоречат стандартной модели физики элементарных частиц. Однако, ученым удалось получить ограничения на параметры пятой силы, если она все же существует.

В частности, исследователи получили самые строгие ограничения на силу взаимодействия, связанную с гипотетическими частицами — темными фотонами и барион-связанными скалярами.

Полученные результаты демонстрируют потенциал использования данных о движении астероидов для проверки фундаментальных физических теорий. В будущем, с появлением новых данных о движении астероидов, ученые смогут получить еще более точные ограничения на параметры пятой силы и, возможно, даже обнаружить ее следы.

Это исследование открывает новую главу в поисках пятой силы, превращая астероиды из объектов астрономических наблюдений в ценные инструменты для изучения фундаментальных законов природы. Возможно, именно благодаря этим космическим странникам мы сможем разгадать одну из самых интригующих загадок Вселенной.

3 комментария

Добавить комментарий

a
Была бы дальнодействующей, как гравитация или электромагнетизм, — скорее всего, уже нашли бы.
2
Никакой пятой силы нет. Эти учёные полные дебилы (как и те кто пиарятся на них).
Общепринятая теория это то, что частицы (бампы) тёмной материи взаимодействуют с обычной материей обычным гравитационным взаимодействием. Поэтому для объяснения аномалий движений любых космических объектов нет необходимости вводить новые поля-взаимодействия.
Да и тёмные фотоны — это обычная завиральная гипотеза высосанная из пальца.
Самое гприкольное, что можно с утюгом пытать этих учёных, чтобы узнать параметры их математической модели с целью воспроизвести их результаты. Но пиндос партизанеш будут молчать
a
Это вроде того, как была гравитация, электричество и магнетизм. Потом пришел Максвелл и объединил электричество с магнетизмом. Затем пришло время исследования радиоактивности. Постепенно выяснили, что за бета-распад отвечает слабое взаимодействие, а в ядре нуклоны удерживаются сильным взаимодействием. Через некоторое время выяснили, что электромагнетизм и слабое взаимодействие представляют единое электрослабое взаимодействие.
Так что запросто может появиться какие-то явление, не описывающееся гравитацией, сильным и электрослабым взаимодействиями. Почему нет?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Живем ли мы в симуляции? Если да, то законы физики доказывают: мы в ней подопытные, а не игроки

Гипотеза о том, что окружающий мир представляет собой искусственно созданную среду, давно вышла за рамки умозрительной философии. Развитие теоретической физики, квантовой механики и теории...

101 километр между Волгой и Доном: зачем СССР соединил две великие реки

Если посмотреть на карту возле Волгограда, замысел кажется почти очевидным. Волга и Дон подходят друг к другу так близко, будто человеку осталось провести между ними одну линию. По Волге можно...

Три экологические формы байкальского омуля: как калибровка жаберных тычинок разделила один вид

Анатомический подсчет выростов на первой жаберной дуге байкальского омуля (Coregonus migratorius) дает строго фиксированный разброс: от 36 до 55 шт. Если у выловленной рыбы зафиксировано менее 41...

Этот лед горячее расплавленной стали: физики открыли новую форму воды в недрах планет-гигантов

Магнитные поля Земли, Юпитера и Сатурна имеют форму правильного диполя. Их силовые линии выходят из областей вблизи географических полюсов, а центр магнитного диполя практически совпадает с центром...

От рыбацкой деревушки до киберпанка: чем может удивить самый современный город мира Шэньчжэнь

В 1980 году Шэньчжэнь был одной большой рыбацкой деревней с рисовыми полями, тиной и парой тысяч бедных рыбаков с бесконечными рядами сушащихся на солнце карасей. Казалось, чтобы хотя бы...

Почему рябина иногда месяцами висит почти нетронутой, а потом птицы объедают дерево буквально за несколько дней

Осенняя рябина умеет долго выглядеть так, будто птицы её совершенно игнорируют. Гроздья висят яркими, тяжёлыми, заметными издалека, листья уже опали, вокруг почти не осталось другой растительной...