There are four known forces of the universe: gravity, electromagnetism, weak nuclear force, and strong nuclear force. They control everything from the orbits of planets to the structure of an atom. However, the new research may prove that a fifth force exists.

Scientists at the Hungarian Academy of Sciences (Atomki) Institute for Nuclear Research lead by physicist Attila Krasznahorkay have discovered what might be an example of the fifth force. In their experiment, the scientists were observing a helium atom decaying when the particles split apart in an abnormal angle ? 115 degrees ? which couldn’t be explained by known physics.

The researchers say that this was their second time seeing a new particle, which they call X17 by its mass. The first time discovering a new particle was three years ago; they had been studying the decay of isotope beryllium-8. Here, they saw particles splitting at around a 140-degree angle, unusual like the angle of the helium atom splitting. They say that the X17 may be a particle, which would show a relation between our world with the dark matter. The team called the fifth force a “protophobic force” because the particles split in a way avoiding the protons. This force will be similar to weak and strong force, working in the level of atoms and particles. The scientific community, especially nuclear physicists, have tried to look for faults in the Hungarian team’s work, but consolidating that their experiment was not an accident or an error, they failed.

According to Jonathan Feng, a professor of physics and astronomy at the University of California at Irvine who had been following the Hungarian team’s work, if the results of the experiment can be replicated, it would prove to be a revolutionary discovery, changing the world of physics. If a research group can repeat the results with a third type of atom other than beryllium and helium, the existence of the fifth force will become more apparent. After that, naming the force and harnessing it would become the task for the physicists.

자연계에 다섯번째 힘 존재 발견

우주에는 중력, 전자기력, 약력, 강력의 자연계 4가지 힘이 존재한다. 그들은 행성의 궤도부터 원자의 구조까지 모든 것을 이룬다. 그러나 새로운 연구에 의하면 또 자연계에 또 다른 힘이 존재할 수도 있다.

 물리학자 아틸라크라쉬나호르키((Attila Krasznahorkay)가 이끄는 헝가리 과학원 (Atomki) 원자력 연구소의 과학자들은 다섯 번째 힘이 적용되는 것으로 예상되는 현상을 발견했다. 그들의 실험에서 헬륨 원자가 비정상적인 각도 (115도)로 분리되는 분열 과정을 관찰하였다. 이 헬륨의 붕괴는 지금까지의 물리학으로 설명할 수 없는 일이었다.

 연구원들은 헬륨 원자를 분열하면서 새로 발견한 입자를 질량이 17 메가전자볼트였기 때문에 X17이라고 부른다. 이들은 이 실험이 새로운 입자를 발견한 것이 두번째라고 말하였다. 처음 발견한 것은 3년 전에 동위 원소 베릴륨 8의 붕괴를 연구할 때였다. 헬륨 원자가 갈라지는 각도와 같이 이때도 베릴륨 8 입자가 특이한 각도 (대략 140도)로 갈라졌었다. 그들은 X17이 입자일 수도 있다고 말하는데, 이것은 우리 세상과 암측 물질 사이의 관계를 보여줄 수 있을 것이라고 한다. 연구팀은 입자가 양성자를 피해 분열하는 것을 보고 다섯 번째 힘을 “photophobic force”, 즉 양성자를 피하는 힘이라고 불렀다. 이 힘은 원자와 입자 수준에서 작용하는 약력과 강력과 유사할 것이다. 과학계에서 특히 핵물리학자들은 헝가리 팀의 연구에서 결점을 찾으려고 했지만 실패하였다. 이것은 헝가리 팀의 연구가 오류나 실수가 아니라는 것을 더욱 입증하였다.

헝가리 팀의 연구를 따르던 어바인 캘리포니아 대학의 물리 및 천문학 교수 조나단펭(Jonathan Feng)은 실험 결과를 재현할 수 있다면 세계를 변화시키는 혁신적인 발견이 될 것이라고 말했다. 어떤 연구 그룹이 베릴륨 및 헬륨을 제외한 세번째 원자로 결과를 반복할 수 있다면 자연계의 다섯 번째 힘의 존재가 보다 명백해질 것이라고 한다. 그 후 힘의 이름을 정하고 그것을 활용할 수 있도록 연구하는 것이 물리학자들의 임무가 될 것이다.

이문형 강남포스트 학생기자  webmaster@ignnews.kr

<저작권자 © 강남포스트, 무단 전재 및 재배포 금지>