Alam semesta diatur oleh empat kekuatan mendasar: gravitasi, elektromagnetisme, dan kekuatan nuklir yang kuat dan lemah. Kekuatan-kekuatan ini mendorong gerak dan perilaku segala sesuatu yang kita lihat di sekitar kita. Setidaknya itulah yang kami pikirkan. Tetapi selama beberapa tahun terakhir ada semakin banyak bukti kekuatan fundamental kelima. Penelitian baru belum menemukan kekuatan kelima ini, tetapi itu menunjukkan bahwa kita masih belum sepenuhnya memahami kekuatan kosmik ini.
Gaya fundamental adalah bagian dari model standar fisika partikel. Model ini menggambarkan semua berbagai partikel kuantum yang kita amati, seperti elektron, proton, antimateri, dan semacamnya. Quark, neutrino dan boson Higgs adalah bagian dari model.
Istilah "kekuatan" dalam model ini agak keliru. Dalam model standar, setiap gaya adalah hasil dari jenis boson pembawa. Foton adalah boson pembawa untuk elektromagnetisme. Gluon adalah bos pembawa untuk yang kuat, dan boson yang dikenal sebagai W dan Z adalah untuk yang lemah. Gravitasi secara teknis bukan bagian dari model standar, tetapi diasumsikan bahwa gravitasi kuantum memiliki boson yang dikenal sebagai graviton. Kami masih belum sepenuhnya memahami gravitasi kuantum, tetapi satu gagasan adalah bahwa gravitasi dapat disatukan dengan model standar untuk menghasilkan teori terpadu yang besar (USUS).
Setiap partikel yang pernah kami temukan adalah bagian dari model standar. Perilaku partikel-partikel ini sangat sesuai dengan model. Kami telah mencari partikel di luar model standar, tetapi sejauh ini kami belum pernah menemukan. Model standar adalah kemenangan pemahaman ilmiah. Ini adalah puncak fisika kuantum.
Tapi kami sudah mulai belajar bahwa ia memiliki beberapa masalah serius.
Untuk memulainya, kita sekarang tahu model standar tidak dapat bergabung dengan gravitasi dengan cara yang kita pikirkan. Dalam model standar, kekuatan fundamental "menyatukan" pada tingkat energi yang lebih tinggi. Elektromagnetisme dan yang lemah bergabung ke dalam elektrowak, dan elektrowak menyatu dengan kuat untuk menjadi gaya nuklir. Pada energi yang sangat tinggi, gaya nuklir dan gravitasi harus menyatu. Eksperimen dalam fisika partikel telah menunjukkan bahwa energi penyatuan tidak cocok.
Yang lebih bermasalah adalah masalah dark matter. Materi gelap pertama kali diusulkan untuk menjelaskan mengapa bintang dan gas di tepi luar galaksi bergerak lebih cepat dari yang diperkirakan oleh gravitasi. Entah teori gravitasi kita entah bagaimana salah, atau pasti ada massa tak kelihatan (gelap) di galaksi. Selama lima puluh tahun terakhir, bukti materi gelap telah menjadi sangat kuat. Kami telah mengamati bagaimana materi gelap mengelompokkan galaksi bersama-sama, bagaimana ia didistribusikan di dalam galaksi tertentu, dan bagaimana ia berperilaku. Kami tahu itu tidak berinteraksi kuat dengan materi reguler atau dirinya sendiri, dan itu membentuk mayoritas massa di sebagian besar galaksi.
Tetapi tidak ada partikel dalam model standar yang bisa membentuk materi gelap. Mungkin saja materi gelap dapat dibuat dari sesuatu seperti lubang hitam kecil, tetapi data astronomi tidak benar-benar mendukung gagasan itu. Materi gelap kemungkinan besar terbuat dari beberapa partikel yang belum ditemukan, salah satu model standar tidak dapat diprediksi.
Lalu ada energi gelap. Pengamatan terperinci dari galaksi jauh menunjukkan bahwa alam semesta mengembang dengan laju yang terus meningkat. Tampaknya ada semacam energi yang mendorong proses ini, dan kami tidak mengerti caranya. Bisa jadi percepatan ini adalah hasil dari struktur ruang dan waktu, semacam konstanta kosmologis yang menyebabkan alam semesta mengembang. Bisa jadi ini didorong oleh kekuatan baru yang belum ditemukan. Apa pun energi gelap itu, ia membentuk lebih dari dua pertiga alam semesta.
Semua ini menunjukkan fakta bahwa model standar, paling tidak, tidak lengkap. Ada hal-hal yang secara mendasar kita lewatkan dalam cara alam semesta bekerja. Banyak ide telah diusulkan untuk memperbaiki model standar, dari supersimetri hingga quark yang belum ditemukan, tetapi satu ide adalah bahwa ada kekuatan fundamental kelima. Gaya ini akan memiliki bos pembawa sendiri (s) serta partikel baru di luar yang kami temukan.
Gaya kelima ini juga akan berinteraksi dengan partikel yang telah kami amati dengan cara yang halus yang bertentangan dengan model standar. Ini membawa kita ke sebuah makalah baru yang mengklaim memiliki bukti interaksi semacam itu.
Makalah ini membahas anomali dalam pembusukan inti helium-4, dan ini membangun studi awal peluruhan berilium-8. Berilium-8 memiliki nukleus tidak stabil yang terurai menjadi dua nukleus helium-4. Pada 2016 tim menemukan bahwa peluruhan berilium-8 tampaknya sedikit melanggar model standar. Ketika inti berada dalam keadaan tereksitasi, ia dapat memancarkan pasangan elektron-positron saat meluruh. Jumlah pasangan yang diamati pada sudut yang lebih besar lebih tinggi dari perkiraan model standar, dan dikenal sebagai Atomom anomali.
Ada banyak penjelasan yang mungkin untuk anomali, termasuk kesalahan percobaan, tetapi satu penjelasan adalah bahwa itu disebabkan oleh boson tim bernama X17. Itu akan menjadi boson pembawa untuk kekuatan fundamental kelima (belum diketahui), dengan massa 17 MeV. Dalam makalah baru, tim menemukan perbedaan serupa dalam peluruhan helium-4. Partikel X17 juga bisa menjelaskan anomali ini.
Meskipun ini terdengar menarik, ada alasan untuk berhati-hati. Saat Anda melihat detail makalah baru, ada sedikit penyesuaian data yang aneh. Pada dasarnya, tim menganggap X17 akurat dan menunjukkan bahwa data dapat dibuat agar sesuai dengan model mereka. Menampilkan model itu bisa menjelaskan anomali tidak sama dengan membuktikan model Anda tidak jelaskan anomali. Penjelasan lain dimungkinkan. Jika X17 memang ada, kita seharusnya juga melihatnya dalam percobaan partikel lain, dan kami belum. Bukti untuk "kekuatan kelima" ini benar-benar lemah.
Kekuatan kelima mungkin ada, tetapi kami belum menemukannya. Yang kami tahu adalah bahwa model standar tidak sepenuhnya cocok, dan itu berarti beberapa penemuan yang sangat menarik sedang menunggu untuk ditemukan.
Sumber: Bukti baru yang mendukung keberadaan partikel X17 hipotetis, oleh Krasznahorkay, A. J., et al.
Sumber: Pengamatan penciptaan anomali internal pasangan menjadi 8: Sebuah indikasi yang mungkin dari boson cahaya, netral, oleh Krasznahorkay, A. J., et al.
