Utilizator:Armagedescu/Forța a cincea (1)

În fizica, cea de-a cincea forță forță fundamentală nouă propusă, suplimentare față de cele patru forte fundamentale ale naturii. Forțele fundamentale convențional acceptate care stau la baza tuturor interacțiunilor cunoscute sunt gravitațională, electromagnetică, nucleară tare și nucleară slabă. Unele teorii speculative au propus o a cincea forță pentru a explica anumite anomalii observate care nu se potrivesc teoriile existente. Caracteristicile forței a cincea depind de avansarea teoriei. Mulți postulează o forță de putere aproximativ egală cu cea gravitație (respectiv mult mai slabă decât cele electromagnetice sau nucleare), cu o gamă de interacțiuni de la mai puțin de un milimetru la scară cosmică. O altă propunere este o nouă forță slabă, mediată de bozoni W' și Z'.

Eforturile de căutare a celei de a cincea forță au crescut în ultimele decenii, datorită descoperirii faptului că cea mai mare parte din masa universului este reprezentată de o formă necunoscută a materiei numită materie întunecată. Majoritatea fizicienilor cred că materia întunecată este tip nou de particule subatomice nedescoperite, dar unii cred că aceasta ar putea fi legată de o forță fundamentală necunoscută. De asemenea, recent a fost descoperit că expansiunea universului se accelerează, ceea ce a fost atribuit unei forme noi de energie, numită energie întunecată, și unii fizicieni specula că o formă de energie întunecată numită chintesența ar putea fi cea de-a cincea forță.

Abordări experimentale

O nouă forță fundamentală ar putea fi dificil de testat. Gravitația, de exemplu, forță într-atât de slabă, încât interacțiunea gravitațională între două obiecte e semnificativă numai atunci când unul dintre ele are o masă mare. Prin urmare, sunt necesare echipamente foarte sensibile pentru măsurarea interacțiuni gravitaționale între obiecte, care sunt mici în comparație cu Pământul. O forță fundamentală nouă (sau "a cincea") în mod similar ar putea fi slabă și prin urmare, dificil de detectat. Cu toate acestea, la sfârșitul anilor 1980, o a cincea forță, manifestată la scară municipală (de exemplu, cu o acțiune de ordinul 100 de metri), a fost raportată de către cercetători (Fischbach et al.) ca urmare a reanalizării rezultatelor lui Loránd Eötvös de la începutul secolului. Forța a fost considerat a fi legată de hypercharge. Timp de mai mulți ani, alte experimente au reușit să reproducă acest rezultat.

Există cel puțin trei tipuri de căutări care pot fi întreprinse, care depind de timpul de forțe care urmează a fi luate în considerare, și diapazonul lor.

Principiul de echivalență

O modalitate de a căuta forța a cincea ar fi cu teste ale unui puternic principiu de echivalență: aceasta este una dintre cele mai puternice teste din teoria gravitației lui Einstein: relativitatea generală. Teorii Alternative de gravitație, cum ar fi teoria Brans–Dicke teorie, prezența forței a cincea — probabil cu un diapazon infinit de acțiune. Asta pentru că interacțiunile gravitaționale, în alte teorii decât relativitatea generală, au grade de libertate altele decât cel "metric", ceea ce dictează curbura spațiului. Iar diferite tipuri de grade de libertate produce efecte diferite. De exemplu, un câmp scalar nu poate produce curbarea razelor de lumină. Cea de-a cincea forță manifestă efect și orbitelor sistemului solar, numit efectul Nordtvedt. Acest lucru este testat cu Lunar Laser Ranging și very long baseline interferometry.

Dimensiuni suplimentare

Another kind of fifth force, which arises in Kaluza–Klein theory, where the universe has extra dimensions, or in supergravity or string theory is the Yukawa force, which is transmitted by a light scalar field (i.e. a scalar field with a long Compton wavelength, which determines the range). This has prompted a lot of recent interest, as a theory of supersymmetric large extra dimensions—dimensions with size slightly less than a millimeter—has prompted an experimental effort to test gravity on these very small scales. This requires extremely sensitive experiments which search for a deviation from the inverse square law of gravity over a range of distances. Essentially, they are looking for signs that the Yukawa interaction is kicking in at a certain length.

Australian researchers, attempting to measure the gravitational constant deep in a mine shaft, found a discrepancy between the predicted and measured value, with the measured value being two percent too small. They concluded that the results may be explained by a repulsive fifth force with a range from a few centimetres to a kilometre. Similar experiments have been carried out on board a submarine, USS Dolphin (AGSS-555), while deeply submerged. A further experiment measuring the gravitational constant in a deep borehole in the Greenland ice sheet found discrepancies of a few percent, but it was not possible to eliminate a geological source for the observed signal.

Mantaua Pământului

Alt experiment folosește mantaua pământului în calitate de un detector gigant de particule, focusând geoelectroni.

Referințe

[[Categorie:Forță]] [[Categorie:Interacțiune]]