Anomália vagy Nobel-díj?

Egy különleges jelenséget, a természet ötödik alapvető kölcsönhatását fedezhették fel Debrecenben – jelent meg 2016 nyarán a Nature honlapján. Az Atommagkutató Intézet (Atomki) kísérleti eredményeit – a csoportot Krasznahorkay Attila, az intézet magfizikai osztályának vezetője irányítja – világszerte próbálják megismételni. Idén a debreceniek sikeresen reprodukálták az eredményt.

Krasznahorkay Attila 2016-ban észlelte a különös jelenséget. A tudósok a részecske létezését sem megerősíteni, sem megcáfolni nem tudták Fotó: Kurucz Árpád

Az eddig ismert négy alapvető kölcsönhatás – gravitációs, elektromágneses, gyenge és erős kölcsönhatás – kimutatható az atomok magjában. Feltételezhetően az ötödikként emlegetett sötét kölcsönhatás is ott lehet. Az amerikai kísérleti fizikusok 2016-os közleményükben azt írták, hogy ez a kölcsönhatás protonfóbiás, azaz nem szereti a protonokat, inkább a neutronok között hat. A debreceni fizikusok eredetileg nem ezt keresték.

Krasznahorkay Attilának egy holland kollégája, F. W. N. de Boer említette a 2000-es évek elején, hogy különös eltérést tapasztalt, amikor a hetes tömegszámú lítiumot protonokkal sugározta be. A bombázás hatására a lítium-atommagok egy része nyolcas tömegszámú, rendkívül instabil berilliummá alakult, amely pillanatok alatt tovább bomlott, elektron-pozitron párokat kisugározva magából. A holland által látott különös eltérést Debrecenben nem tudták kimutatni. Utólag kiderült, mi volt a gond: rossz volt a németalföldi szakember spektrométere. Ennek ellenére a magyar fizikusok tovább vizsgálták a protonbombázás termékét. Új, sokkal érzékenyebb berendezést építettek, majd újrakezdték a munkát.

Az elektron-pozitron pár egymáshoz képesti szögének emelésével elvileg csökkennie kell a kisugárzott elektron-pozitron párok számának. Ez egy ideig csökkent is, de 140 fokos szögnél hirtelen újra megemelkedett, majd nagyobb szögeknél újra a nullához közelített a keletkezett részecskepárok száma.

Krasznahorkay Attila és csoportja 2012-ben vette észre a borzasztóan kicsiny anomáliát. 2016 januárjában publikált tanulmányukban azt írták, hogy a berillium egy új, eddig ismeretlen részecske formájában adja le energiáját, majd ez a részecske alig 100 mikrométernyi út megtétele után elektronra és pozitronra bomlik. Újabb elemzésekkel kiderítették, hogy e részecske tömege csupán 34-szer nagyobb az elektronénál, azaz 17 MeV/c2. A logikus következtetés: a debreceni fizikusok ennek a különleges részecskének – amit sokan X17-es részecskeként emlegetnek – a bomlását detektálták. Az X17 létezését azonban a részecskefizika széles körben elfogadott „standard modellje” nem tudta értelmezni. Természetes volt a fizikusok kételkedése, akik arra gyanakodtak, hogy a megfigyelt anomáliát valamilyen kísérleti hiba okozhatta.

– Ha pontosabban meg akarjuk ismerni az új részecskét, akkor tisztább körülmények között kell előállítani. Például elektronok és pozitronok ütköztetésével, amikor csak az elektromágneses kölcsönhatás van jelen. A sötét fotonnak az elméletileg jósolt csatolási állandója nem pontosan egyezik az általunk talált részecskéjével – a mienké ugyanis kisebb. Az ilyen és ehhez hasonló kérdésekre kell választ találni – nyilatkozta 2016-ban a Magyar Időknek a debreceni fizikus.

Krasznahorkay Attila 2016-ban észlelte a különös jelenséget. A tudósok a részecske létezését sem megerősíteni, sem megcáfolni nem tudták
Fotó: Kurucz Árpád

Krasznahorkay Attila a CNN kérdésére elmondta, idei publikációjukban arról írtak, hogy a hélium atommagját gerjesztve hasonló kísérleteket végeztek, mint korábban a berilliummal. Megfigyeltek egy másik anomáliát, amit ugyanazzal az X17-es részecskével tudtak értelmezni. Most már két különböző, rendkívül jelentős eredményük van, amelyek alátámasztják az X17 részecske létezését. Így bizonyították, hogy a megfigyelt anomáliákat nem a spektrométerük műszaki problémái okozták. A kutatótól megtudtuk, az új cikket az ArXiv internetes portálra tették fel és a Physical Review Letters folyóirathoz küldték be közlésre.

A megfigyelések a fizikában már Einstein óta feltételezett, de eddig még nem bizonyított ötödik természeti erő irányába mutatnak, amely a kulcs lehet az egyesített mezőelmélet (unified field theory) kidolgozásában. Utóbbi koherens magyarázatot adna az összes természeti erőre, a galaxisok kialakulásától kezdve a legapróbb részecskékig bezárólag. A debreceni fizikusok kétszer észlelték az X17 létezésére utaló jeleket, de ezt más kollégák nem tudták reprodukálni.

Kizárható-e a mérési anomália, kérdeztük a kutatót. – Ez egy igen nehéz mérés, ezért érthető, ha az emberek óvatosak. Több helyen is beadtak pályázatokat a megfelelő detektorok, sőt még gyorsítók építésére is, amihez azonban évek kellenek. Egyelőre csak egy CERN-es kísérlet publikált erre vonatkozó eredményeket. Az X17 részecske létét azonban sem megcáfolni, sem megerősíteni nem tudták. További kísérleteket is terveznek világszerte, de azok is csak hosszú évek múlva fognak eredményeket szolgáltatni – tájékoztatta lapunkat Krasznahorkay Attila.

Jonathan Feng, a Kaliforniai Egyetem professzora az amerikai hírportálnak arról beszélt, hogy évek óta követi a magyar csapat munkáját, és véleménye szerint közel járnak hozzá, hogy egy mindent alapjaiban megváltoztató áttörést érjenek el. Ha sikerül reprodukálni az eredményeket, akkor az egyértelműen Nobel-díjat jelent.