Selama beberapa waktu, fisikawan telah memahami bahwa semua fenomena yang diketahui di Alam Semesta diatur oleh empat kekuatan fundamental. Ini termasuk gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat, elektromagnetisme dan gravitasi. Sedangkan tiga kekuatan pertama semuanya adalah bagian dari Model Standar fisika partikel, dan dapat dijelaskan melalui mekanika kuantum, pemahaman kita tentang gravitasi bergantung pada Teori Relativitas Einstein.
Memahami bagaimana keempat kekuatan ini bersatu telah menjadi tujuan dari fisika teoretis selama beberapa dekade, yang pada gilirannya telah mengarah pada pengembangan beberapa teori yang berusaha untuk merekonsiliasi mereka (yaitu Teori Super String, Gravitasi Quantum, Grand Unified Theory, dll). Namun, upaya mereka mungkin rumit (atau terbantu) berkat penelitian baru yang menunjukkan mungkin ada kekuatan kelima di tempat kerja.
Dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Surat Tinjauan Fisik, sebuah tim peneliti dari University of California, Irvine menjelaskan bagaimana percobaan fisika partikel baru-baru ini dapat menghasilkan bukti tipe boson baru. Boson ini tampaknya tidak berperilaku seperti boson lain, dan mungkin merupakan indikasi bahwa ada kekuatan alam lain di luar sana yang mengatur interaksi mendasar.
Seperti Jonathan Feng, seorang profesor fisika & astronomi di UCI dan salah satu penulis utama di koran, mengatakan:
"Jika benar, ini revolusioner. Selama beberapa dekade, kami telah mengenal empat kekuatan mendasar: gravitasi, elektromagnetisme, dan kekuatan nuklir yang kuat dan lemah. Jika dikonfirmasi oleh percobaan lebih lanjut, penemuan kekuatan kelima yang mungkin ini akan sepenuhnya mengubah pemahaman kita tentang alam semesta, dengan konsekuensi untuk penyatuan kekuatan dan materi gelap. "
Upaya yang mengarah pada penemuan potensial ini dimulai kembali pada tahun 2015, ketika tim UCI menemukan sebuah studi dari sekelompok fisikawan nuklir eksperimental dari Institut Akademi Ilmu Pengetahuan Hongaria untuk Penelitian Nuklir. Pada saat itu, para fisikawan ini sedang mencari anomali peluruhan radioaktif yang mengisyaratkan keberadaan partikel cahaya yang 30 kali lebih berat daripada elektron.
Dalam sebuah makalah yang menggambarkan penelitian mereka, ketua peneliti Attila Krasznahorka dan rekan-rekannya mengklaim bahwa apa yang mereka amati mungkin adalah penciptaan "foton gelap". Singkatnya, mereka percaya bahwa pada akhirnya mereka mungkin menemukan bukti Dark Matter, massa misterius dan tak terlihat yang membentuk sekitar 85% dari massa Semesta.
Laporan ini sebagian besar diabaikan pada saat itu, tetapi mendapat perhatian luas awal tahun ini ketika Prof. Feng dan tim peneliti menemukan dan mulai menilai kesimpulannya. Tetapi setelah mempelajari hasil tim Hungaria dan membandingkannya dengan percobaan sebelumnya, mereka menyimpulkan bahwa bukti eksperimental tidak mendukung keberadaan foton gelap.
Sebagai gantinya, mereka mengusulkan bahwa penemuan itu dapat menunjukkan kemungkinan kehadiran kekuatan fundamental kelima dari alam. Temuan ini diterbitkan di arXiv pada bulan April, yang ditindaklanjuti oleh sebuah makalah berjudul "Model Fisika Partikel untuk 17 MeV Anomali di Beryllium Nuclear Decays", yang diterbitkan dalam PRL Jumat terakhir ini.
Pada dasarnya, tim UCI berpendapat bahwa alih-alih foton gelap, apa yang mungkin disaksikan oleh tim peneliti Hungaria adalah penciptaan boson yang sebelumnya belum ditemukan - yang mereka namakan "boson X protophobic". Sedangkan boson lain berinteraksi dengan elektron dan proton, boson hipotetis ini berinteraksi hanya dengan elektron dan neutron, dan hanya pada kisaran yang sangat terbatas.
Interaksi terbatas ini diyakini menjadi alasan mengapa partikel itu tetap tidak diketahui sampai sekarang, dan mengapa kata sifat "fotobik" dan "X" ditambahkan ke namanya. "Tidak ada boson lain yang kami amati yang memiliki karakteristik yang sama," kata Timothy Tait, seorang profesor fisika & astronomi di UCI dan rekan penulis makalah ini. "Kadang-kadang kita juga menyebutnya sebagai 'boson X,' di mana 'X' berarti tidak diketahui."
Jika partikel semacam itu memang ada, kemungkinan terobosan penelitian bisa tidak terbatas. Feng berharap itu bisa bergabung dengan tiga kekuatan lain yang mengatur interaksi partikel (gaya elektromagnetik, kuat dan lemah nuklir) sebagai kekuatan yang lebih besar, lebih mendasar. Feng juga berspekulasi bahwa penemuan yang mungkin ini dapat menunjuk pada keberadaan "sektor gelap" dari alam semesta kita, yang diatur oleh materi dan kekuatannya sendiri.
"Mungkin saja kedua sektor ini saling berbicara dan berinteraksi satu sama lain melalui interaksi terselubung tetapi mendasar," katanya. “Kekuatan sektor gelap ini dapat memanifestasikan dirinya sebagai kekuatan protofopik yang kita lihat sebagai hasil percobaan Hongaria. Dalam arti yang lebih luas, ini cocok dengan penelitian asli kami untuk memahami sifat materi gelap. ”
Jika ini terbukti sebagai masalahnya, maka fisikawan mungkin lebih dekat dengan mencari tahu keberadaan materi gelap (dan mungkin bahkan energi gelap), dua misteri terbesar dalam astrofisika modern. Terlebih lagi, ini dapat membantu para peneliti dalam mencari fisika di luar Model Standar - sesuatu yang menjadi perhatian para peneliti di CERN sejak penemuan Higgs Boson pada 2012.
Tetapi seperti yang dicatat Feng, kita perlu mengkonfirmasi keberadaan partikel ini melalui eksperimen lebih lanjut sebelum kita menjadi bersemangat dengan implikasinya:
“Partikelnya tidak terlalu berat, dan laboratorium memiliki energi yang diperlukan untuk membuatnya sejak tahun 50-an dan 60-an. Tetapi alasan sulit untuk menemukan adalah karena interaksinya sangat lemah. Itu mengatakan, karena partikel baru sangat ringan, ada banyak kelompok eksperimen yang bekerja di laboratorium kecil di seluruh dunia yang dapat menindaklanjuti klaim awal, sekarang mereka tahu ke mana harus mencari. ”
Seperti kasus terbaru yang melibatkan CERN - di mana tim LHC dipaksa untuk mengumumkan bahwa mereka memilikinya tidak menemukan dua partikel baru - menunjukkan, penting untuk tidak menghitung ayam kita sebelum mereka bertengger. Seperti biasa, optimisme yang berhati-hati adalah pendekatan terbaik untuk menemukan temuan baru yang potensial.
