В космосе замечен эффект, который отказывается подчиняться физике: новая сила может быть ближе, чем казалось

Современная космология всё чаще сталкивается с фактами, которые не укладываются в привычные законы физики. Движение галактик и ускоренное расширение Вселенной выглядят так, будто в природе действует скрытый механизм. Всё больше физиков допускают, что наряду с известными взаимодействиями может существовать ещё одна фундаментальная сила. Об этом сообщает дзен-канал Северный маяк | Наука и природа.

Почему стандартной модели стало тесно

Классическая физика опирается на четыре фундаментальные силы: гравитацию, электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия. Они успешно описывают поведение материи на уровне частиц, атомов и планет. Однако при анализе Вселенной в целом возникают серьёзные расхождения между расчётами и наблюдениями.

Одним из первых тревожных сигналов стало вращение галактик. Расчёты показывают, что наблюдаемой массы звёзд и газа недостаточно, чтобы удерживать их от распада. Для объяснения этого эффекта была предложена концепция тёмной материи — невидимого компонента, создающего дополнительное притяжение.

В конце XX века появилась ещё одна проблема: наблюдения сверхновых показали, что расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется. Это привело к введению понятия тёмной энергии — формы отталкивания, природа которой до сих пор не ясна. Попытки описать её средствами квантовой физики дают результаты, не совпадающие с реальностью на десятки порядков.

Аномалии в экспериментах и возможная новая частица

Одним из наиболее обсуждаемых кандидатов на роль "пятой силы" стала аномалия, обнаруженная венгерскими физиками в экспериментах с нестабильными атомными ядрами. В ходе изучения распада бериллия-8 исследователи зафиксировали необычное отклонение траекторий частиц, которое нельзя было объяснить известными взаимодействиями.

Позже теоретики предположили, что наблюдаемый эффект может быть связан с рождением и мгновенным распадом новой сверхлёгкой частицы. Среди возможных объяснений фигурирует гипотеза "тёмного фотона" — переносчика силы, действующей в скрытом секторе материи.

Интерес к таким моделям подогревается и другими исследованиями в области фундаментальной физики, включая работу над гипотетическими частицами, которые могут объяснить природу тёмной материи. В частности, обсуждается теоретическая возможность получения аксионов в термоядерных реакторах, что открывает новый подход к изучению скрытых компонентов Вселенной, о чём говорится в материале про получение аксионов в реакторах.

Хамелеоновая сила и скрытая динамика пространства

Альтернативный путь поиска новой силы связан с так называемой хамелеоновой моделью. В рамках этой теории предполагается, что частица-переносчик силы меняет свои свойства в зависимости от плотности окружающей среды. В плотных областях, таких как Земля или звёзды, она становится тяжёлой и практически незаметной.

Зато в разреженных космических пустотах такая частица может действовать на огромных расстояниях, создавая эффект отталкивания. Именно так, по мнению сторонников модели, может проявляться тёмная энергия, отвечающая за ускоренное расширение Вселенной.

Компьютерное моделирование показало, что подобная сила способна формировать структуру галактик, очень близкую к наблюдаемой. Теперь астрономы ищут тонкие отличия в распределении вещества, которые могли бы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу.

Возможны ли сразу несколько новых сил

Некоторые физики считают, что одной новой силой дело может не ограничиться. Современные модели указывают на то, что тёмная материя и тёмная энергия могут быть проявлениями разных механизмов. В этом контексте обсуждаются и другие гипотетические частицы, включая аксионы и связанные с ними поля.

Интересно, что даже хорошо известный бозон Хиггса иногда рассматривают как возможный элемент расширенной картины взаимодействий. Его поле придаёт частицам массу и теоретически может создавать притяжение, хотя и на чрезвычайно малых расстояниях. В отдельных моделях именно это поле могло сыграть роль в раннем стремительном расширении Вселенной.

Размышления о фундаментальных свойствах пространства-времени перекликаются и с современными теориями, где рассматриваются ограничения причинности и самосогласованность законов физики, как, например, в модели, исключающей временные парадоксы, описанной в материале о самосогласованности Вселенной.