Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe we hints vonden van nieuwe deeltjes of natuurkrachten – en waarom dit de natuurkunde zou kunnen veranderen

De afgelopen eeuw hebben natuurkundigen verschillende opwindende ontdekkingen gedaan die duidden op het bestaan ​​van nieuwe deeltjes of krachten in de natuur. Deze ontdekkingen hebben ons huidige begrip van de natuurkunde vaak op de proef gesteld en tot aanzienlijke vooruitgang op dit gebied geleid. Hier zijn een paar voorbeelden:

1. Anomalie van het magnetische moment van Electron :Aan het begin van de 20e eeuw merkten wetenschappers op dat het magnetische moment van het elektron (een maatstaf voor zijn magnetische eigenschappen) iets groter was dan voorspeld door de klassieke theorie van het elektromagnetisme. Deze anomalie suggereerde het bestaan ​​van extra interacties of deeltjes die bijdragen aan de magnetische eigenschappen van het elektron. De anomalie werd later verklaard door de kwantumelektrodynamica (QED), een theorie die de interacties tussen elektronen en fotonen beschrijft.

2. Neutrino-oscillaties :Neutrino's zijn subatomaire deeltjes met een zeer kleine massa en geen elektrische lading. In de jaren negentig onthulden experimenten dat neutrino's tijdens hun reizen kunnen veranderen of "oscilleren" tussen verschillende soorten (smaken). Deze oscillaties gaven aan dat neutrino's massa hebben, wat in tegenspraak was met het standaardmodel van de deeltjesfysica, dat voorspelde dat neutrino's massaloos zouden zijn. De ontdekking van neutrino-oscillaties leidde tot het besef dat er naast het standaardmodel nog meer natuurkunde moet bestaan ​​die de massa van neutrino's kan verklaren.

3. Donkere materie :Waarnemingen van de rotatiecurven van het universum en de zwaartekrachtlenseffecten suggereerden dat er meer materie in het universum is dan wat voor ons zichtbaar is. Deze materie, die geen interactie heeft met elektromagnetische straling (licht), wordt donkere materie genoemd. Het bestaan ​​van donkere materie is een van de grootste mysteries in de moderne natuurkunde, en wetenschappers zijn actief op zoek naar de aard en eigenschappen ervan.

4. Donkere energie :Een andere raadselachtige ontdekking kwam voort uit observaties van verre supernova's, waaruit bleek dat de uitdijing van het heelal versnelt. Deze versnelling wordt toegeschreven aan een mysterieuze kracht die bekend staat als donkere energie. Aangenomen wordt dat donkere energie ongeveer 68% van de totale energie van het universum uitmaakt, maar de aard ervan blijft onbekend.

Deze aanwijzingen voor nieuwe deeltjes of krachten in de natuur hebben natuurkundigen gemotiveerd om nieuwe theorieën en ideeën te onderzoeken, zoals supersymmetrie, snaartheorie of aanpassingen aan het standaardmodel. Deze theorieën zijn bedoeld om verklaringen te bieden voor de waargenomen anomalieën en om de fundamentele krachten en deeltjes van het universum te verenigen.

Als het wordt bevestigd, zou het bestaan ​​van deze nieuwe deeltjes of krachten diepgaande gevolgen hebben voor ons begrip van de fundamentele natuurwetten. Ze zouden onze huidige theorieën radicaal kunnen veranderen en nieuwe wegen kunnen openen voor onderzoek in de natuurkunde, wat zou kunnen leiden tot aanzienlijke vooruitgang in onze kennis van het universum.