Пятая сила природы. Открыта пятая фундаментальная сила взаимодействия во вселенной. Поставить электроны в угол

Недавно венгерские ученые в результате одного из экспериментов обнаружили аномальное явление. При распаде ядер бериллия они получили частицу, масса и поведение которой не могут быть объяснены стандартной физической моделью.

Аномальная частица

В начале 2016 года последующее совместное исследование с группой американских ученых было опубликовано в престижном журнале Physical Review Letters. Изучив поведение частицы, ученые составили математическую модель, служащую дополнением к стандартной модели. По предположениям ученых, эта модель в перспективе могла бы объяснить существование и свойства темной материи. Они даже надеются на первый намек на существование пятого фундаментального взаимодействия частиц.

Стандартная модель

Существует четыре фундаментальных «силы природы», которые точнее называются силами фундаментального взаимодействия: электромагнетизм, гравитация, сильное ядерное взаимодействие и слабое ядерное взаимодействие. Согласно стандартной модели, все силы, кроме гравитационной, взаимодействуют между собой. Это побуждает ученых стремиться найти новую, пятую фундаментальную силу взаимодействия, которая могла бы позволить прямо наблюдать за темной материей.

Опубликованного эксперимента оказалось недостаточно, чтобы доказать существование нового взаимодействия. Аномальное явление на сегодняшний день может быть вызвано новой частицей материи или безмассовым возбудителем неизвестного взаимодействия.

Проведенный эксперимент

Эксперимент был проведен в Венгерской Научной Академии учеными, которые давно занимаются поисками «темных фотонов» - частиц, взаимодействующих с темной материей. Аномалия в ядерном распаде бериллия, наблюдаемая в ходе эксперимента, оказалась частицей с массой в 30 раз больше электрона.

Если эта частица обладает способностью провоцировать новое взаимодействие, то открытие может оказаться революционным. Не только обнаружится предсказанная «пятая сила», но эта сила потенциально сможет объединить известные взаимодействия и темную материю. Подобное объединение значительно расширит наше понимание Вселенной и физических процессов, происходящих в ней.

Конечно, одного эксперимента и теоретической модели недостаточно, чтобы поверить в существование нового фундаментального взаимодействия. Нужно провести еще немало исследований и экспериментов, а также сформулировать новую теорию, соединяющую в себе стандартную модель и новую силу. К счастью, аномальная частица сравнительно стабильна и может прямо наблюдаться большинством заинтересованных ученых.

По мнению академика Л.Б. Окуня, «кроме гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий должны существовать и другие типы взаимодействий, но их проявления пока не обнаружены». И продолжает: «Кажется очень правдоподобным, что следующий шаг на пути дальнейшей унификации физики станет возможным лишь в результате открытия какого-то нового фундаментального принципа. Чтобы стать проще, физика должна стать еще более нетривиальной. Простой простоты не будет». С этой точкой зрения согласны многие физики-теоретики.

Рассмотрим одну возможность решения этой проблемы. Все элементарные частицы обладают массой, и с этой их квантовой характеристикой связаны гравитационные взаимодействия. А с другой их квантовой характеристикой - электрическим зарядом - связаны электромагнитные взаимодействия. Но все частицы обладают также и спином. Не может ли существовать ещё один тип фундаментальных взаимодействий, обусловленных именно спином? Чтобы ответить на этот вопрос, уточним сначала смысл этого квантового числа.

А теперь вернемся к фитонной модели квантового вакуума. Развивая свою логику, А.Е. Акимов поставил вопрос: что будет, если в качестве источника возмущения мы выберем не массивное или заряженное тело, а например волчок или другой вращающийся объект? Вакуум отзовется и на это возмущение: произойдет поперечная поляризация фитонов, которая, очевидно, будет обладать осесимметричной ориентацией, а не центральносимметричной, как в случае гравитационных и электромагнитных полей. Этот вид возмущения вакуума можно классифицировать как еще один, пятый тип фундаментальных взаимодействий - торсионнные (torsi на латыни означает крутить).

Торсионные взаимодействия известны давно. Их существование в 1922 г. предсказал французский математик Эли Картан, который включил кручение пространства в уравнения ОТО. К его теории проявил интерес Эйнштейн.

Для тех, кто подзабыл, что такое кручение, напомним сведения из школьного учебника по физике. Кручением называется деформация цилиндра с одним закрепленным концом под действием пары сил, направленных перпендикулярно оси цилиндра. Момент этой пары сил называется крутящим моментом. Кручение состоит в относительном повороте параллельных друг другу сечений цилиндра, проведенных по его диаметру. Эти сечения смещаются друг относительно друга, разворачиваясь относительно оси цилиндра, но сохраняют свою форму.

В теории Картана речь шла о массивных телах, обладающих крутящим моментом. О связи спина с торсионным полем Картан знать не мог, т.к. спин в то время еще не был открыт. Поэтому торсионные взаимодействия были введены в теории Картана только как поправка к гравитации.

Эта торсионная поправка, как следовало из теории, была настолько мала, что не было никакой надежды обнаружить ее в экспериментах. Поэтому интерес к торсионным полям угас надолго. А говоря о фундаментальных взаимодействиях, о них даже не упоминали.

Интерес к торсионным полям возродился с середины XX в., когда теория гравитации с кручением была развита в трудах Д.Д. Иваненко, Д. Шима, Т. Киббла, Б.Н. Фролова и др. В этих работах было показано, что источником кручения пространства является спин материальных полей. Иваненко и В.М. Родичев исследовали связь кручения с нелинейными процессами в отсутствие гравитационного поля. Вопрос о константе связи поля кручения в этих работах оставался открытым. Этот вывод могли использовать экспериментаторы, приступая к исследованиям. Позднее стало ясно, что эта константа составляет величину порядка 10 -2 - 10 -3 .

Было показано, что может существовать и другой источник кручения - спиновая жидкость. Она моделирует вещество звезд и Вселенной и представляет собой идеальную жидкость, каждый элемент которой характеризуется импульсом, энергией и внутренним угловым моментом в системе отсчета, в которой в данный момент этот элемент покоится.

Анализ теории Картана показал, что его теория не свободна от упущений. Записывая свои уравнения, Картан не использовал угловых координат для отображения тензора кручения. В итоге он упустил возможность сделать следующий логический шаг и, кроме кручения пространства, рассмотреть также и его вращение.

Связь кручения с вращением диска ещё в XIX в. исследовал французский математик Ж. Френе. Если угловая скорость вращения диска w постоянна, то его кручение обратно пропорционально радиусу R К = 1/R, а угловая скорость w = V/R, где V - линейная скорость вращения. Эта формула хорошо известна в механике.

Вращающийся диск, если он изготовлен из резины, закручивается, изменяя свою геометрию под действием материальных полей кручения. Его внутренняя геометрия в результате характеризуется и кривизной, и кручением. Эта структура называется геометрией Вайценбека по имени исследовавшего её немецкого математика Р. Вайценбека.

Решающего успеха в исследовании торсионных полей добился Г.И. Шипов, который в 1980-х годах разработал теорию физического вакуума. Эта теория решала задачу всех фундаментальных взаимодействий, включая торсионные. Теория торсионного поля, построенная Шиповым, основана на использовании коэффициентов кручения Г. Риччи-Курбастро, что позволило устранить ограничения теории Картана и прийти к выводу об отсутствии теоретического предела на величину константы торсионного взаимодействия.

Пространство событий, описываемое теорией Шипова, имеет 10 измерений: к четырем обычным трансляционным координатам добавляется шесть угловых координат. В отличие от теории относительности Эйнштейна этому пространству соответствует не геометрия Римана, а геометрия Вайценбека, которая характеризуется не только кривизной, но и кручением. Естественным проявлением геометрических свойств такого пространства являются торсионные поля.

Теория физического вакуума Шипова оказалась весьма плодотворной по большому числу важных следствий. Первое из них касается сил инерции, которые были введены Ньютоном в его уравнениях классической механики. Природа этих сил оставалась загадочной на протяжении долгих трехсот лет. Некоторые теоретики и до сих пор утверждают, что эти силы фиктивны и вводятся всего лишь в некоторых системах координат. Вряд ли с ними согласятся пассажиры резко затормозившего автомобиля, которые рискуют по инерции расшибить себе лоб.

Теоретиков, настроенных скептически, смущает то, что они не могут указать источник сил инерции. А раз нет источника, рассуждают они, то нет и сил. Выполнив выше с помощью модели фитонного вакуума качественный анализ этой проблемы, мы показали, что этим источником может служить квантовый вакуум. В теории Шипова дано строгое количественное решение проблемы сил инерции. Он показал, что эти силы вполне реальны и являются порождением особых полей - полей инерции. Эти поля - не что иное, как проявление в повседневной жизни торсионных полей.

Основной вывод из теории физического вакуума можно сформулировать в виде следующего утверждения: в мире не происходит ничего, кроме кручения и искривления пространства.

Возможны различные схемы генерации торсионного поля. Можно, например, использовать электрический разряд между двумя металлическими коаксиальными трубками, помещенными в продольное магнитное поле. Под действием силы Ампера, возникающей в скрещенных электрическом и магнитном полях, электроразрядная плазма будет вращаться в азимутальном направлении. Эта плазма явится источником статического торсионного поля. А если в этом устройстве предусмотрена какая-либо неоднородность в азимутальном направлении, то оно окажется генератором переменного торсионного поля, распространяющегося в радиальном направлении.

Подобные устройства являются источниками торсионного поля на макроуровне. На микроуровне его источником является спин. Важная отличительная особенность торсионного поля состоит в том, что оно носит чисто информационный характер и не связано с передачей энергии.

Если их выводы подтвердятся, в науке произойдет сенсация мирового масштаба, возможно, более значительная, чем открытие гравитационных волн.

Сегодня известны четыре фундаментальные силы, действующие в нашем мире: гравитационная и электромагнитная силы на макроуровне, сильное и слабое взаимодействия наблюдаются на уровне элементарных частиц. Физикам пока хватает этих четырех сил, чтобы объяснить все вокруг. Беспокоит только то, что видимая материя составляет не более 5% всей материи Вселенной, остальная же скрыта от наших органов чувств. Ученые называют эту неощутимую нами часть Вселенной - темной материей и темной энергией.

Считается, что единственная сила, которая воздействует на темную материю, - это гравитация, но безусловных следов этого взаимодействия пока не найдено. Отсутствие взаимодействия с темной материей не смущает ученых, они продолжают его искать и потенциально готовы к открытиям, в том числе - к открытию нового фундаментального взаимодействия.

В прошлом году физик Аттила Кразнахоркай (Attila Krasznahorkay) с коллегами из Института ядерных исследований Венгерской академии наук (Дебрецен) опубликовали в базе препринтов ArXiv.org статью, в которой сделали вывод об открытии ими пятого взаимодействия. В январе их статья вышла в журнале Physical Review Letters.

Обе публикации не были замечены научным сообществом, за исключением группы физиков-теоретиков под руководством Джонотана Фенга (Jonathan Feng) из Университета Калифорнии (Ирвин, США), которые решили проверить результаты венгерских коллег. Фенг с соавторами внимательно изучили расчеты венгерских исследователей и объявили, что эта новая сила, как им кажется, не нарушает каких-либо законов природы. Фенг опубликовал статью о проверке, также в ArXiv.org.

Венгерские ученые искали «темный фотон» - частицу света темной материи. Они бомбардировали кусок лития-7 протонами, в результате чего протоны превращались в нестабильное ядро бериллия-8, которое распадалось на пару электронов и позитронов (аналогов электронов в антиматерии). Когда протоны ударялись о литий под углом 140 градусов, обратно вылетало значительно больше пар электронов и позитронов, чем предполагали расчеты, основанные на Стандартной модели.

Авторы эксперимента решили, что эти лишние частицы могут быть проявлением новой частицы - в 34 раза тяжелее, чем электрон. Возможно, это и есть темный фотон. Фенг с соавторами полагают, что аномалия, наблюдаемая венгерскими учеными, демонстрирует не темный фотон, а проявление пятого взаимодействия.

Сейчас сразу несколько научных групп - из Национальной лаборатории Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility) в США, MIT, ЦЕРН - взялись повторить эксперимент и проверить выводы Кразнахоркая и Фенга.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram , чтобы быть в курсе самых интересных событий.

В одном из недавних интервью заслуженный деятель науки и техники России профессор Г. Н. Дульнев высказал любопытное предположение. Науке известны четыре фундаментальных взаимодействия в природе — электромагнитное и гравитационное в масштабах макромира, слабое к сильное в масштабах микромира. Однако в последние годы в научных кругах обсуждается возможность существования еще одного дистанционного взаимодействия в макромире — спинового или торсионного, фиксирующего, сохраняющего и передающего информацию посредством спинорного или торсионного поля. Физическая природа этого пятого взаимодействия, по-видимому, совершенно иная, чем у остальных четырех взаимодействий, поскольку передача информации здесь осуществляется, вроде бы, без затраты энергии. Есть весомые основания считать, что торсионные поля ответственны и за парапсихологические феномены. Мы обратились к крупному специалисту по торсионным полям генеральному директору Межотраслевого научно-технического центра венчурных нетрадиционных технологий Анатолию Евгеньевичу Акимову с просьбой подробнее рассказать о состоянии дел в этой, прямо скажем, интригующей области знания.
Первые сообщения о торсионных полях появились в общедоступной печати всего несколько лет назад. Реакция ученых сформировалась к этому времени весьма противоречивая. На Западе, например, существовало твердое убеждение, что если эти поля и существуют в природе, то вследствие своей крайней слабости они фактически ненаблюдаемы и потому не имеют никакого практического значения.
Однако наши отечественные ученые решили иначе взглянуть на эту проблему и предприняли «штурм» торсионных полей. У них, разумеется, были предшественники. Первым из них я бы назвал великого электротехника Николу Тесла. На вопрос, как ему удается передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов, он отвечал: «Ошибаются те, кто считает, что я передаю электроэнергию!» Что же тогда передавалось? Ведь электродвигатель, стоявший в нескольких километрах от установки Тесла, при включении начинал вращаться! Вероятно, передавалась энергия торсионных полей.
Вторым в ряду специалистов, пытавшихся экспериментировать с торсионными полями, следовало бы поставить нашего соотечественника Анатолия Александровича Беридзе-Стоковского. Опираясь на свою интуицию, он создал серию различных по устройству генераторов полей, по всем признакам являющихся торсионными.
Третьим по значению я бы назвал доктора технических наук Геннадия Александровича Сергеева, разработавшего излучатели, основанные, как он утверждает, на свойствах жидких кристаллов, Правда, на мой взгляд, это иные вещества, но дело не в этом. Датчики Сергеева успешно работают, используя, вероятно, торсионные принципы.
Впечатляющих результатов добился хабаровский первооткрыватель Цзень Кань Чжень, который с помощью изобретенного им генератора сигналов выводил куриц с лапками... уток и творил другие «чудеса». Исследовали торсионные поля, к сожалению, ныне покойный Николай Евсеевич Федоренко и человек, для многих странный, Александр Александрович Деев. Действительно, в своих экспериментах он, бывало, выдавал желаемые результаты за фактические. Однако я лично убедился в том, что большинство его приборов является торсионными генераторами.
Когда мы говорим, что торсионные поля причастны к парапсихологическим явлениям, то имеем в виду твердо доказанный факт: поля, генерируемые экстрасенсами, являются торсионными. Подтверждающих это экспериментов проведено несколько десятков. Многие из них были продублированы в Санкт-Петербурге у профессора Дульнева и во Львове, в филиале нашего научного центра.
Сейчас уже довольно глубоко разработана теория торсионных полей. Она восходит к идеям японского ученого Утиямы, который предполагал: если элементарные частицы обладают набором независимых параметров, то каждому из них должно соответствовать свое поле — заряду электромагнитное, массе гравитационное, а спину — спиновое или торсионное. В отличие от электромагнитного и гравитационного полей, имеющих центральную симметрию, у торсионного — она осевая, то есть, это поле распространяется от источников в виде двух конусов. Кроме того, оно не экранируется известными природными средами. И важнейший вопрос — скорость его распространения. Есть предположение, что она значительно превосходит световую. Об этом свидетельствуют, например, знаменитые опыты Н. А. Козырева по мгновенной регистрации видимых и действительных положений звезд на небосводе. Кстати, он прикрывал оптику телескопа противоэлектромагнитным экраном, но сигнал от звезды тем не менее проходил. Значит, это было торсионное поле.
Следует подчеркнуть, что торсионные излучения являются неизбежным компонентом электромагнитных полей. Таким образом, большинство радиотехнических и электронных приборов служат источниками торсионных полей, причем правое по вращению поле улучшает самочувствие людей, а левое — ухудшает. Печально известные геопатогенные зоны тоже создаются фоновыми торсионными излучениями, и только специальные экраны могут защитить живущих в них людей от вредных последствий.
Все известные особенности торсионных полей позволили представить себе, как могут выглядеть генераторы этих излучений. Наработанный в нашем центре материал дает основания выделить несколько классов торсионных генераторов, которые могут быть созданы и создаются уже сегодня.
Это, прежде всего, как уже говорилось, различные радиоэлектронные приборы и устройства. Второй класс — установки, действующие на основе специально организованных спиновых ансамблей. Третий — генераторы, обладающие спиновой упорядоченностью. Кстати, к ним относятся и постоянные магниты, обеспечивающие, как известно, омагничива-ние воды. Очевидно, что это возможно лишь за счет торсионного поля.
Четвертый класс — генераторы формы. По-видимому, еще древние знали об эффекте формы — вспомним, хотя бы,
знаменитые египетские пирамиды, обладающие рядом необычных свойств. Между прочим, упоминавшийся выше Цзень Кань Чжень тоже придает особую форму своим чудодейственным генераторам.
Может возникнуть вопрос, действительно ли в этик генераторах функционируют торсионные поля, а не что-либо иное? Ответ один: необходим экран, отсекающий именно торсионное поле. И мы такой экран создали. Генератор посылал торсионный сигнал, и на объекте регистрировалось его влияние. Затем на пути луча мы ставили две пластины с одинаковой ориентацией их торсионных полей. Воздействие продолжалось. Тогда луч генератора перекрывали пластинами с ортогональной ориентацией их спинов, и эффект исчезал. А электромагнитное поле через экран проходило!
Сейчас организовано производство синтетических противоторсионных экранов из пленок для продажи населению. Их можно использовать для защиты от геопатогенных излучений (подстилая, например, под кроватью), от излучений ЭВМ, телевизионных приемников и других радиоэлектронных приборов. Создаются новые конструкционные материалы с уникальными свойствами. К примеру, нами с учеными Украины получена сталь в два раза прочнее и в шесть раз пластичнее обычной. Разрабатываются самые различные типы датчиков, реагирующих на торсионные поля.
В наши дни эта область деятельности перестала быть экзотической. Сейчас в нее вовлечены многие организации, предприятия и научно-исследовательские институты. Теоретические изыскания ведутся по программе, одобренной Нобелевским лауреатом, академиком А. М. Прохоровым. Большой вклад в исследования торсионных полей вносят академик Е. С. Фрадкин, доктора наук Д. М. Гитман, В. Г. Багров, Д. Д. Иваненко, И. Л. Бухбиндер. Интересные результаты получены Шиповым, Губаревым, Авраменко, Пархомовым и другими. Нас поддерживают многие известные ученые, в том числе, академик Н. Н. Боголюбов.
Перспективы использования торсионных полей грандиозные. Достаточно упомянуть новые поколения компьютеров с элементной базой на микроуровне с поистине невероятными вычислительными возможностями, Я уже не говорю о естественно-научном значении открытия пятого фундаментального взаимодействия, каковым являются, по всей вероятности, торсионные поля. Оно буквально перевернет наше представление о природе. Если нынешний век прошел под знаком электромагнетизма, то следующий, я в этом абсолютно уверен, будет веком торсионной энергии.

МОСКВА, 26 мая - РИА Новости. Ученые из Венгрии нашли намеки на существование физики за пределами Стандартной модели устройства микромира. Они открыли свидетельства наличия не четырех, а пяти фундаментальных сил природы, сообщает новостная служба журнала Nature.

В конце прошлого года Атилла Краснахоркаи (Attila Krasznahorkay) из Института ядерной физики Венгерской академии наук в Дебрецене и его коллеги опубликовали статью, в которой они рассказали о необычных результатах наблюдений за тем, что происходит при переходе атома бериллия-8 из возбужденного в нормальное состояние при синтезе бериллия во время бомбардировки листа лития протонами.

Как рассказывают ученые, при определенных обстоятельствах этот процесс приводит к рождению не фотонов, а пар электрон-позитрон, своеобразных нестабильных мини-атомов из частиц материи и антиматерии. Сам по себе этот факт не является необычным - такие процессы происходят в природе и в космосе регулярно. Удивительным было то, как происходило рождение этих частиц.

Поставить электроны в угол

Стандартная модель физики предсказывает, что частота появления подобных пар будет сильно зависеть от того, под какими углами будут разлетаться формирующиеся электроны и позитроны - чем больше этот угол, тем меньше должно возникать "атомов" позитрония, как называют такие конструкции ученые.

К большой неожиданности Краснахоркаи и его коллег, происходило нечто иное - когда угол разлета приближался к отметке в 140 градусов, число электрон-позитронных пар резко вырастало. Это указало на то, что в данном процессе замешаны некие частицы или силы, выходящие за пределы Стандартной модели.

Как полагают венгерские физики, подобное поведение бериллия-8 связано с тем, что его ядра во время их формирования в листе лития испускают особый сверхлегкий бозон, частицу-переносчик одного из четырех фундаментальных взаимодействий, который распадается на электрон и позитрон.

Краснахоркаи полагает, что данная частица, чья масса составляет примерно 17 МэВ (мегаэлектронвольт), является так называемым "темным фотоном" - переносчиком электромагнитных взаимодействий, способных влиять на поведение частиц темной материи.

Протонофобия

Подобные заявления и результаты экспериментов привлекли внимание теоретиков из университета Калифорнии в Ирвине (США), которые считают, что команде Краснахоркаи удалось открыть нечто большее - пятую фундаментальную силу , которая воздействует на материю наравне с гравитацией, электромагнетизмом, слабыми и сильными ядерными силами.

"В исходной экспериментальной работе, на которой основаны эти теоретические построения, говорится о том, что наблюдения за переходами между возбужденными состояниями атома бериллия-8 дают результаты, расходящиеся с нынешним теоретическим описанием. Всяческие отклонения в ядерной физике возникают регулярно, поскольку адекватно сосчитать спектр возбуждений ядер, путь даже легких, крайне тяжело", — прокомментировал исследование Игорь Иванов, известный российский физик и популяризатор науки.

Как пишет Иванов, схожие необъяснимые всплески и аномалии находили и раньше в ходе наблюдений за поведением нейтрино и в ходе экспериментов на БАК, которые впоследствии "рассасывались" по мере накопления данных и повышения точности детекторов.

"Поэтому и в этом случае это практически гарантированно плохо описываемый эффект ядерной физики. Ну а теоретическая статья, по которой написана заметка в Nature News, это просто стандартная для теоретиков работа — предположим, что отклонение реально, и поспекулируем на тему, какая это могла бы быть "новая физика". Они имеют на это право", — заключает ученый.