भौतिकी में पाँचवीं बातचीत का भाग्य अधर में लटक गया

"देखो, श्री गैलीलियो ने सब कुछ सही ढंग से गणना की है।" यह निष्कर्ष सबसे सटीक प्रयोग पर आधारित नहीं था, लेकिन यह सबसे शानदार में से एक था - जैसा कि चंद्रमा पर हुआ था।

1971 में, अपोलो 15 मिशन के कॉस्मोनॉट, डेविड स्कॉट ने एक ऊँचाई से एक पंख और एक हथौड़ा गिरा दिया और पाया कि वे एक साथ चंद्र सतह पर पहुंच गए। गुरुत्वाकर्षण द्वारा लगाया गया त्वरण रचना या शरीर द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि गैलीलियो ने पीसा के लीनिंग टॉवर के साथ अपने (एपोक्रिफ़ल) प्रयोग में उम्मीद की थी।

या यह निर्भर करता है? जनवरी 1986 में द न्यूयॉर्क टाइम्स के सामने पृष्ठ पर तेजी से आगे: " ब्रह्मांड में एक पांचवीं शक्ति के संकेत गैलीलियो की खोजों को बदल रहे हैं ।" अखबार ने सम्मानित जर्नल फिजिकल रिव्यू लेटर्स से वैज्ञानिक काम का वर्णन किया, जो भौतिक विज्ञानी इफोम फिशबेक और उनके सहयोगियों द्वारा किया गया था। इसने सबूत दिया कि गुरुत्वाकर्षण द्वारा लगाया गया त्वरण प्रश्न में वस्तु की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। यह पता चला कि गुरुत्वाकर्षण वह नहीं था जो हमने सोचा था: लेखकों के अनुसार इसका प्रभाव, द न्यू यॉर्क टाइम्स के रिपोर्टर जॉन नोबल विल्फोर्ड ने "पांचवी बातचीत" से प्रभावित किया है, इसे उन चार ताकतों से जोड़ते हैं जिन्हें हम पहले से जानते हैं।



30 से अधिक वर्षों में, कई प्रयोग किए गए हैं जो कथित पांचवें बल की उपस्थिति की पुष्टि करने की कोशिश कर रहे हैं। उनकी अत्यधिक उच्च सटीकता के बावजूद, किसी ने भी इसकी उपस्थिति के निर्णायक सबूत नहीं दिए हैं। लेकिन खोज रुकती नहीं है। पिछले साल ही, परमाणु भौतिकी में प्रयोगों में इस तरह के बल के अस्तित्व का एक नया मोहक संकेत सामने आया, जिससे नई अटकलें और अशांति पैदा हुई।

आधुनिक भौतिकी के मूलभूत सिद्धांत अधर में लटके हुए हैं। कुछ भौतिकविदों का मानना ​​है कि आज भी मौजूद सिद्धांतों का विस्तार और एकीकरण करने के लिए एक पांचवीं शक्ति संभव है, और यहां तक ​​कि आवश्यक है। दूसरों को उम्मीद है कि इस तरह के बल ब्रह्मांड में सभी सामान्य पदार्थों को पछाड़ते हुए, रहस्यमय काले पदार्थ पर प्रकाश डालेंगे। यदि यह मौजूद है, तो इरविन के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी जोनाथन फेंग कहते हैं, "इसका मतलब यह होगा कि अच्छी तरह से ज्ञात बलों को एकजुट करने के हमारे प्रयास समय से पहले थे, क्योंकि अब पांचवें के साथ भी एकजुट होना आवश्यक है।"

और क्यों एक नए मौलिक बातचीत के बारे में तर्क है, अगर उसके पास कोई सबूत नहीं है? प्रारंभिक प्रेरणा गैलीलियो के दिनों में भी स्पष्ट थी। द्रव्यमान को दो तरीकों से वर्णित किया जा सकता है। एक जड़ता है: एक वस्तु का द्रव्यमान आंदोलन के लिए प्रतिरोध है, और अधिक से अधिक द्रव्यमान, प्रतिरोध जितना अधिक होगा। दूसरा गुरुत्वाकर्षण है: न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार, दो वस्तुओं द्वारा अनुभव किए गए आकर्षण का बल उनके बीच की दूरी के वर्ग द्वारा विभाजित उनके द्रव्यमान के उत्पाद के लिए आनुपातिक है। यह बल गिरते सेब को तेज करने का कारण बनता है। और केवल अगर द्रव्यमान की दो परिभाषाएं समान हैं, तो गुरुत्वाकर्षण त्वरण त्वरित द्रव्यमान की मात्रा पर निर्भर नहीं करता है।

लेकिन क्या वे समान हैं? यदि नहीं, तो अलग-अलग द्रव्यमान अलग-अलग गति से गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में आ जाएंगे। सहज विचार है कि गैलीलियो से बहुत पहले परीक्षण करने के लिए एक बड़े द्रव्यमान को तेजी से प्रेरित लोगों को गिरना चाहिए। एक फ्लेमिश प्रकृतिवादी साइमन स्टिविन ने 1586 में डेल्फ़्ट में क्लॉक टॉवर से लीड बॉल फेंकी थी और पृथ्वी तक पहुँचने में लगने वाले समय में अंतर नहीं पाया। न्यूटन ने स्वयं 1680 में इस विचार का परीक्षण किया था, यह मापते हुए कि क्या अलग-अलग द्रव्यमान के पेंडुलम की स्विंग अवधि, लेकिन एक ही लंबाई की है, संयोग है - और उन्हें संयोग करना चाहिए यदि गुरुत्वाकर्षण त्वरण द्रव्यमान से स्वतंत्र है। उनके अध्ययन को 1832 में जर्मन वैज्ञानिक फ्रेडरिक विल्हेम बेसेल द्वारा अधिक सटीकता के साथ दोहराया गया था। उन्हें कोई स्पष्ट अंतर नहीं मिला।

जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के संयोग के विचार को " समानता के कमजोर सिद्धांत " (एसपीई) के रूप में जाना जाता है। यह प्रश्न महत्वपूर्ण हो गया जब आइंस्टीन ने 1912-1916 में सापेक्षता के अपने सामान्य सिद्धांत को इस विचार के आधार पर तैयार किया कि गुरुत्वाकर्षण के कारण किसी वस्तु द्वारा अनुभव की जाने वाली ताकतें त्वरण के कारण अनुभव की गई शक्तियों से भिन्न नहीं होती हैं। अगर ऐसा नहीं है, तो जीआर काम नहीं करेगा।

"समतुल्यता का सिद्धांत सामान्य सापेक्षता की बुनियादी मान्यताओं में से एक है," स्टेफ़ान श्लेमिंगिंगर ने कहा, जो सटीक माप की दुनिया के पवित्रों में काम करता है, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी ऑफ़ गाइथ्सबर्ग में। “और इसलिए इसे सावधानी से जांचना चाहिए। तुल्यता सिद्धांत पर जाँच अपेक्षाकृत सस्ती और सरल है, लेकिन इसके उल्लंघन का पता लगाने के गंभीर परिणाम हो सकते हैं। यह इस तरह के प्रयोग नहीं करने के लिए लापरवाह होगा। ”

यदि एसईई विफल रहता है, तो हमारे पास दो विकल्प होंगे। या दो जन के आकर्षण के लिए न्यूटनियन अभिव्यक्ति (बहुत बड़ी जनता के लिए सामान्य सापेक्षता में मौजूद) थोड़ा गलत है, और इसे ठीक करने की आवश्यकता है। या तो सब कुछ गुरुत्वाकर्षण के क्रम में है, लेकिन एक नई, पांचवीं बातचीत है जो इसे प्रभावित करती है। पांचवीं बातचीत को पहले से ही ज्ञात चार में जोड़ा जाएगा: गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व, और मजबूत और कमजोर अंतःक्रियाएं जो परमाणुओं के नाभिक में उप-परमाणु कणों की बातचीत को नियंत्रित करती हैं। संशोधित गुरुत्वाकर्षण या पाँचवी बातचीत - यहाँ अंतर, फ़िशबैक के अनुसार, शब्दार्थ है।

किसी भी मामले में, फेंग कहते हैं, "कोई कारण नहीं है कि पांचवीं बातचीत जो हमने पहले नहीं देखी थी, अस्तित्व में नहीं हो सकती थी।"

जब आइंस्टीन ने PSE को गुरुत्वाकर्षण के अपने नए सिद्धांत से जोड़ा, तब तक इस सिद्धांत का कई बार सूक्ष्म परीक्षण किया जा चुका है। 19 वीं शताब्दी के अंत में, हंगरी के बड़प्पन के प्रतिनिधि, बैरन लोरैंड ötvös , जिन्होंने बुडापेस्ट विश्वविद्यालय में काम किया था, ने महसूस किया कि उन्हें दो द्रव्यमान के संतुलन का उपयोग करके जांचा जा सकता है।

Eötvös ने मरोड़ तराजू का इस्तेमाल किया। उसने दो वस्तुओं को रस्सी पर लटके एक खंभे के छोर से जोड़ा। यदि वस्तुओं का वजन समान है - अर्थात, उनके पास समान गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान है - तो ध्रुव क्षैतिज रूप से संतुलित है। लेकिन पृथ्वी के घूमने के कारण जनता को केन्द्रापसारक बल का भी अनुभव होता है, जो उनकी जड़ता पर निर्भर करता है। यदि जड़त्वीय द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण के बराबर है, तो सभी बल संतुलित होंगे, और ध्रुव गतिमान नहीं होगा। अन्यथा, पृथ्वी के घूमने के कारण जनता को क्षैतिज से भटकना होगा।

और यदि दो द्रव्यमानों का विचलन भिन्न होता है - उदाहरण के लिए, यदि एसपीई से विचलन द्रव्यमान की संरचना पर निर्भर करता है - तो ध्रुव टोक़ का अनुभव करेगा। यहां तक ​​कि अगर रोटेशन बहुत छोटा है, तो इसे मापा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक पोल पर लगे दर्पण से प्रतिबिंबित बीम का उपयोग करना।

लेकिन तथ्य यह है कि पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण का बल इलाके के आधार पर भिन्न होता है। हमारा ग्रह एक चिकना और समान क्षेत्र नहीं है। पत्थरों में अलग-अलग घनत्व होते हैं, और वे वस्तुओं पर विभिन्न गुरुत्वाकर्षण बल लगाते हैं। Eötvös प्रयोग की सटीकता के कारण, यहां तक ​​कि पास के विश्वविद्यालय भवनों की उपस्थिति परिणामों को बर्बाद कर सकती है। इस प्रभाव को खत्म करने का एक तरीका पोल के दो अलग-अलग झुकावों में माप लेना था - उदाहरण के लिए, जब यह पश्चिम से पूर्व और फिर उत्तर से दक्षिण तक निर्देशित होता है। दोनों स्थितियों में, गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव समान काम करना चाहिए, लेकिन केन्द्रापसारक बल अलग-अलग होंगे - इसलिए, एसपीई के निष्पादन से किसी भी विचलन के परिणामस्वरूप पोल के विभिन्न पदों पर टोक़ में अंतर होगा। यह दृष्टिकोण बैलेंसरों के साथ प्रयोग करने के लिए समग्र रणनीति के अनुरूप है - स्थानीय प्रभावों या निरपेक्ष मूल्यों को मापने की सटीकता के बारे में चिंता करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

स्थानीय गड़बड़ी भी समय के साथ बदल सकती है - यहां तक ​​कि एक गुजरते हुए ट्रक का एक छोटा गुरुत्वाकर्षण प्रभाव हो सकता है। शोधकर्ताओं को ऐसे चरों को खत्म करने पर काम करना था। यहां तक ​​कि एक प्रयोगकर्ता की उपस्थिति से भी फर्क पड़ सकता है। इसलिए, हंगरी के वैज्ञानिक एक सम्मानजनक दूरी पर थे, जबकि बैलेंसर शांत हो गया, और तब तक रीडिंग लेने के लिए प्रयोगशाला में पहुंच गया जब तक कि उसने स्थिति नहीं बदल ली (उसकी बारी की अवधि 40 मिनट थी)।

Etvös ने मरोड़ तराजू का निर्माण किया ताकि वे ठीक इंजीनियरिंग का काम करें। पोल के एक छोर पर प्लेटिनम का एक मानक द्रव्यमान था, और दूसरे छोर पर अन्य सामग्रियों को बांधा गया था। छह एक तिपाई पर खड़ा था, जो अपने अभिविन्यास को समायोजित करने के लिए मोड़ने में सक्षम था। टेलीस्कोप और पोल पर लगे दर्पण का उपयोग करके पोल मोड़ों पर नज़र रखी गई। छोटे तापमान के अंतर तंत्र को विकृत कर सकते हैं और सहज रोटेशन बना सकते हैं, इसलिए पूरी संरचना एक बंद और पृथक कमरे में संलग्न थी। अधिक सटीकता के लिए, शोधकर्ताओं ने एक अंधेरे कमरे में आगे के प्रयोगों का आयोजन किया ताकि प्रकाश को तापमान में उतार-चढ़ाव न हो। डिवाइस स्वयं एक शामियाना के तहत था जो शैवाल के साथ अछूता था।


बल के आक्रोश को महसूस करें: ईटोव्स मरोड़ तराजू एक मोड़ के लिए बहुत संवेदनशील थे, जो पांचवीं बातचीत की उपस्थिति का संकेत दे सकता था

हंगेरियन वैज्ञानिकों ने 1889 में अपने प्रयोग शुरू किए, और 1 मिलियन प्रति 20 मिलियन की सटीकता के साथ कई अलग-अलग सामग्रियों के द्रव्यमान में समानता के सिद्धांत से विचलन से जुड़ा कोई भी दृश्य रोटेशन नहीं मिला।

इसलिए, 19 वीं शताब्दी के अंत तक ईआईटी पर संदेह करने का कोई कारण नहीं था। लेकिन इस समय तक अन्य कारण दिखाई देने लगे। उदाहरण के लिए, रेडियोधर्मिता की खोज ने परमाणुओं के भीतर ऊर्जा के एक अज्ञात स्रोत की उपस्थिति की बात की थी। इसके अलावा, आइंस्टीन के जीआरटी ने मामले और द्रव्यमान को एक नया रूप दिया। ऐसा लग रहा था कि द्रव्यमान को ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है - और यह भी गति पर निर्भर करता है, जैसे-जैसे वस्तु की गति प्रकाश की गति के करीब बढ़ती गई। इस सब को ध्यान में रखते हुए, 1906 में जर्मनी में रॉयल गोटिंगेन सोसाइटी ऑफ साइंस ने "जड़ता और गुरुत्वाकर्षण" के समानता के सिद्धांत के अधिक संवेदनशील परीक्षणों के लिए 4,500 अंकों के एक पुरस्कार की स्थापना की, एक संदर्भ के रूप में Eötvösens की पेशकश की।

यहां तक ​​कि खुद Atvös प्रतियोगिता का विरोध नहीं कर सकते थे। "वह इस तरह के प्रयोगों में एक विश्व विशेषज्ञ थे," फिशबैक कहते हैं। उन्होंने और उनके छात्रों, डेको पेकर और जेनो फ़ेकेते ने अपने मरोड़ संतुलन प्रयोग को धूल चटा दिया और हजारों घंटे अन्य सामग्रियों की जाँच में बिताए: तांबा, पानी, अभ्रक, ठोस लकड़ी, आदि। उन्होंने 1909 में अपने निष्कर्ष भेजे, प्रयोग की सटीकता को 200 मिलियन में 1 भाग तक बढ़ाने का दावा किया। लेकिन 1922 में इओट्वो की मृत्यु के तीन साल बाद ही पूरी रिपोर्ट प्रकाशित हुई। उनके अन्य छात्रों में से एक, जानोस रेनर ने अपना काम जारी रखा और 195 में 2-5 बिलियन के 1 भाग की सटीकता के साथ ईआईटी के सत्यापन की घोषणा करते हुए इसे प्रकाशित किया।

क्या वाकई इतनी सटीकता संभव थी? सामान्य सापेक्षता के विशेषज्ञ भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट डिक ने 1960 के दशक में इसी तरह के मुद्दे से निपटने के बारे में संदेह व्यक्त किया था। भले ही उनकी आलोचना सही हो, लेकिन उन्होंने और उनके सहयोगियों ने अधिक जटिल मरोड़ वाले तराजू का इस्तेमाल किया और प्रति 100 अरब में एक हिस्से की सटीकता हासिल की। ​​वे पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से ही नहीं, बल्कि सूर्य के गुरुत्वाकर्षण से परीक्षण द्रव्यमान के त्वरण को मापकर ऐसा करने में कामयाब रहे। इस दृष्टिकोण के साथ, तंत्र के रोटेशन के द्वारा संतुलन को परेशान करने की कोई आवश्यकता नहीं थी: गुरुत्वाकर्षण आकर्षण की दिशा स्वयं ही घूमती थी क्योंकि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर कक्षा में चली गई थी। एसपीई से कोई भी विचलन सिग्नल में परिवर्तन दिखाएगा, जो पृथ्वी के 24 घंटे के रोटेशन की अवधि के अनुरूप होगा, जिसने स्थानीय गुरुत्वाकर्षण परिवर्तन और अन्य कारकों के कारण उत्पन्न होने वाले झूठे संकेतों से सटीक डेटा को सटीक रूप से अलग करना संभव बना दिया। डिक और उनके सहयोगियों ने इस तरह के विचलन के कोई संकेत नहीं देखे: कोई संकेत नहीं कि न्यूटन के कानून को पांचवीं बातचीत से ठीक करने की आवश्यकता थी।

क्या भौतिक विज्ञानी संतुष्ट हैं? और वे आम तौर पर कब खुश होते हैं?

1975 में पर्ड्यू, रॉबर्टो कोलो और उनके सहयोगियों से उनके सहयोगी द्वारा किए गए प्रयोग के बारे में सुनने के बाद फिस्कबैक पांचवीं बातचीत में दिलचस्पी रखने लगा। उन्होंने उप-परमाणु कणों पर न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के निशान का पता लगाने की कोशिश की। Fischbach आश्चर्यचकित था कि क्या इस तरह के प्रयोगों का उपयोग उप-परमाणु कणों के साथ ऐसी स्थिति में करना संभव है, जहां गुरुत्वाकर्षण सापेक्ष प्रभावों की उपस्थिति के लिए पर्याप्त मजबूत था, और न केवल न्यूटनियन वाले जो गुरुत्वाकर्षण का सटीक वर्णन नहीं करते थे। इस तरह का एक प्रयोग आइंस्टीन के सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए एक पूरी तरह से नया तरीका प्रदान कर सकता है।

उन्होंने " कांस " के विदेशी कणों, और उनके एंटीपार्टिकल्स, कण त्वरक में उत्पन्न होने वाले एंटीकॉन के उपयोग की संभावना पर विचार करना शुरू किया। फेरमलैब एक्सीलेटर पर किए गए काओन कार्य का अध्ययन करते हुए, फिशबैक को यह संदेह होने लगा कि उनका व्यवहार कुछ नए बल से प्रभावित हो सकता है, जो एक पैरामीटर के प्रति संवेदनशील है जैसे कि बैरियन संख्या , बी।

द्रव्यमान या ऊर्जा के विपरीत मौलिक कणों की इस संपत्ति का कोई स्पष्ट, रोजमर्रा का अर्थ नहीं है। यह परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को बनाने वाले और भी अधिक मूलभूत घटकों, क्वार्क और एंटीक्वार्क की सरल राशि के बराबर है। लेकिन यहाँ एक बात है: यदि नया बल बेरोन संख्या पर निर्भर करता है, तो उसे सामग्री की रासायनिक संरचना पर निर्भर होना चाहिए, क्योंकि विभिन्न रासायनिक तत्वों में अलग-अलग संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। अधिक सटीक रूप से, यह पदार्थ बनाने वाले परमाणुओं के द्रव्यमान के बी संख्या के अनुपात पर निर्भर करेगा। पहली नज़र में, यह अनुपात स्थिर होना चाहिए, क्योंकि परमाणु द्रव्यमान प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के योग से प्राप्त होते हैं। लेकिन वास्तव में, इन सभी घटकों के कुल द्रव्यमान का एक छोटा हिस्सा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जो उन्हें एक साथ बांधता है, और परमाणुओं के आधार पर भिन्न होता है। तो प्रत्येक तत्व का द्रव्यमान के लिए बी का अपना अनूठा अनुपात है।

रचना-निर्भर शक्ति। नहीं है कि क्या Etvosh के लिए देख रहा था? फिशबैक ने इतिहास को फिर से बनाने और हंगरी बैरन के प्रयोगों के परिणामों का सावधानीपूर्वक अध्ययन करने का निर्णय लिया। 1985 के पतन में, उन्होंने और उनके छात्र कैरिक तलमगे ने एतोव्स द्वारा उपयोग किए जाने वाले पदार्थों के लिए बी / द्रव्यमान अनुपात की गणना की। उन्हें जो पता चला उसने उन्हें खुद हैरान कर दिया।

हंगेरियन टीम ने विभिन्न पदार्थों के मापा गुरुत्वाकर्षण त्वरण के लिए अत्यंत छोटे विचलन पाए, लेकिन, इन विचलन की एक स्पष्ट योजना के अभाव में, उन्हें त्रुटियों के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था। लेकिन जब Fischbach और Talmadge ने B / मास अनुपात के आधार पर विचलन की साजिश रची, तो उन्होंने एक सीधी रेखा पाई, जो कि जनता के एक मामूली प्रतिकर्षण के अस्तित्व को दर्शाता है, जिससे उनके गुरुत्वाकर्षण आकर्षण को कम किया गया।


Fischbach, E. पांचवां बल: एक व्यक्तिगत इतिहास। यूरोपीय भौतिक जर्नल एच 40, 385-467 (2015)।

Etvosh द्वारा उपयोग की जाने वाली वस्तुओं की रासायनिक संरचना हमेशा के लिए पुनर्निर्माण करना आसान नहीं था - पांच अलग-अलग पौधों की प्रजातियों को स्नेकवुड पेड़ कहा जाता है, लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि "आंतरिक भेड़ की चर्बी" की संरचना का निर्धारण कैसे किया जाए, लेकिन उनकी गणना के अनुसार, मूल्यों के बीच संबंध बने रहे। सबसे आश्चर्यजनक मामलों में से एक में, प्लैटिनम और तांबे सल्फेट क्रिस्टल के विचलन लगभग समान थे। यह पता चला कि इन सामग्रियों (घनत्व, आदि) के लगभग सभी गुण अलग-अलग हैं, और बी / द्रव्यमान अनुपात लगभग समान हैं।

Fischbach और Talmadge ने अपने प्रशंसित 1986 के लेख में इन निष्कर्षों को प्रस्तुत किया, पीटर बक की मदद से, एक पोस्टडॉक जिसका जर्मन ज्ञान उन्हें 1922 से Etvös टीम की मूल रिपोर्ट का अनुवाद करने की अनुमति देता है। समीक्षक डिक था, जिसने कुछ संदेह व्यक्त किए, लेकिन अंततः प्रकाशन के लिए मतदान किया। डिक ने बाद में अपना काम प्रकाशित किया, जिसमें कहा गया था कि ईओट्वो के माप में विसंगतियों को डिवाइस पर तापमान के प्रभाव से समझाया जा सकता है। लेकिन यह देखना अभी भी काफी कठिन था कि इन प्रभावों से बैरन संख्या जैसी विदेशी संपत्ति के साथ इस तरह के संबंध कैसे हो सकते हैं।

प्रकाशन के बाद, कई ने काम के बारे में लिखा - न केवल न्यूयॉर्क टाइम्स, बल्कि महान भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन भी। फिशबैक, जिसे फेनमैन ने काम के प्रकाशन के चार दिन बाद घर बुलाया, पहले तो यह भी तय किया कि यह किसी प्रकार का धोखा था। फेनमैन विशेष रूप से खोज से प्रभावित नहीं थे, क्योंकि उन्होंने फिशबैक और लॉस एंजिल्स टाइम्स दोनों को बताया था। लेकिन काम के लिए उनकी बहुत प्रतिक्रिया पहले से ही वह इच्छुक पार्टियों पर छाप की बात करती है।

"यह देखते हुए कि हमारा काम प्रकृति में एक नई बातचीत की उपस्थिति में संकेत देता है," फिशबैक ने लिखा, "यह आश्चर्यजनक लग सकता है कि समीक्षा प्रक्रिया इतनी आसानी से चली गई।" यह संभव है कि यह चिकनापन इस तथ्य के कारण था कि पांचवें बातचीत के अस्तित्व पर संदेह करने के लिए पहले से ही सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक कारण थे।

1955 में, चीनी मूल के अमेरिकी भौतिकविदों, ली झेंगदाओ और यांग ज़ेइनिन , जिन्होंने दो साल बाद मौलिक कणों की बातचीत पर काम के लिए नोबेल पुरस्कार साझा किया, वे एक नई बातचीत करने के विचार में रुचि रखते थे, जो कि बैरन संख्या पर निर्भर करता था, और यहां तक ​​कि इटवोवस के काम का इस्तेमाल करके अपनी ताकत पर प्रतिबंध लगाने का संकेत दिया। ली अपने काम के प्रकाशन के ठीक एक हफ्ते बाद फिशबैक से मिले और उन्हें इस बात की बधाई दी।

इसके अलावा, 1970 के दशक में, ऑस्ट्रेलिया के दो भूभौतिकीविद्, फ्रैंक स्टैसी और गैरी सो, ने एक गहरी खदान में गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को बहुत सटीक रूप से मापा, जो गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के न्यूटनियन समीकरण में द्रव्यमान और बलों के अनुपात को निर्धारित करता है। उन्हें एक मूल्य मिला जो पहले प्रयोगशालाओं में प्राप्त की गई तुलना में बहुत अलग था। इस विसंगति को समझाया जा सकता है, अन्य बातों के साथ, कई किलोमीटर की दूरी पर एक नई शक्ति का संचालन करके। स्टेसी और टका के माप आंशिक रूप से जापानी भौतिक विज्ञानी यासुनोरी फ़ूजी द्वारा 1970 के दशक के काम से प्रेरित थे, जिन्होंने गैर-न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण की संभावना का पता लगाया था।

1986 के बाद, शिकार का मौसम जारी रहा।यदि पांचवीं बातचीत दसियों और सैकड़ों मीटर की दूरी पर काम करती है, तो न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण द्वारा अनुमानित मूल्यों से विचलन का पता लगाना संभव होगा, जब वस्तुएं पृथ्वी की सतह से काफी ऊंचाई पर गिरती हैं। 1980 के दशक के अंत में, बेडफोर्ड में हेन्स्की में अमेरिकी वायु सेना प्रयोगशाला से एक टीम। मैसाचुसेट्स, उत्तरी कैरोलिना में एक 600 मीटर टेलीविजन टॉवर का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण त्वरण को मापा, और एक "छठी बातचीत" के संकेतों की सूचना दी, जो कि Fischbach प्रतिकर्षण के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण को बढ़ाने के लिए लग रहा था। लेकिन काम के गहन विश्लेषण के बाद, इन बयानों को खारिज कर दिया गया था।

सिएटल के वाशिंगटन विश्वविद्यालय में भौतिकविदों की एक टीम द्वारा सबसे गहन शोध किया गया था, जिसने शब्दों के साथ खेलने का फैसला किया था और हंगेरियन उपनाम Eőtvős की आवाज़ के कारण, जिसने Eot-Wash नाम लिया। न्यूक्लियर भौतिकविद् एरिक एडेलबर्गर ने अपने काम में भाग लिया, तब तक "वह न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण भविष्यवाणियों से विचलन के क्षेत्र में दुनिया में सबसे अच्छा प्रयोग करने वाला बन गया था," जैसा कि फिशबैक ने कहा। ईट-वॉश टीम ने अत्याधुनिक मरोड़ तराजू का इस्तेमाल किया, और संभावित कलाकृतियों को खत्म करने के लिए कई सावधानियां बरतीं। उन्हें कुछ नहीं मिला।

सबसे यादगार और आशाजनक प्रयोगों में से एक 1986 में घोषणा के तुरंत बाद शुरू हुआ, और Upton में ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के पीटर टिबरगर द्वारा किया गया था। न्यूयॉर्क उनके प्रयोग में, एक खोखले तांबे का गोला एक चट्टान के ऊपर पानी की टंकी में तैरता था। 1987 में, टिबरगर ने बताया कि गोला लगातार एक चट्टान की ओर बढ़ रहा था, जहां आसपास के पत्थर का गुरुत्वाकर्षण आकर्षण कम था - गुरुत्वाकर्षण के विरोध में एक प्रतिकारक बल होने पर इस तरह के व्यवहार की उम्मीद की जा सकती थी। और यह एक प्रसिद्ध वैज्ञानिक पत्रिका में प्रकाशित पांचवीं बातचीत के अस्तित्व का एकमात्र प्रमाण था। इस प्रयोग के परिणामस्वरूप ऐसा क्यों हुआ? अब तक किसी को पता नहीं है। "यह स्पष्ट नहीं है कि टाइबर के प्रयोग में वास्तव में क्या गलत था, और क्या वहां कुछ गलत था," फिशबैक ने लिखा।

1988 तक, Fischbach ने पहले ही पांचवीं बातचीत के लिए 45 प्रयोगों की गिनती की थी। लेकिन पाँच वर्षों के बाद, केवल तिबरर के प्रयोग ने उसके समान कुछ दिखाया। 1986 में काम के दशक के सम्मान में बोलते हुए, Fischbach ने स्वीकार किया कि: "वर्तमान में न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण पूर्वानुमानों से किसी भी विचलन के कोई ठोस प्रयोगात्मक सबूत नहीं हैं। मौजूदा प्रायोगिक डेटा का पूर्ववर्ती होना मध्यम या लंबी दूरी पर कार्य करने वाले किसी भी नए इंटरैक्शन की उपस्थिति के अनुरूप नहीं है। "

ऐसा लगता है, जैसा कि फिशबैक दुखी रूप से तैयार थे, कि वे कुछ अस्तित्वहीन के खोजकर्ता बन गए थे। सामान्य मनोदशा को भौतिकशास्त्री लॉरेंस क्रैस ने पकड़ा था, फिर येल विश्वविद्यालय में काम कर रहे थे, जिन्होंने अपनी 1986 की नौकरी के जवाब में, औपचारिक रूप से फिजिकल रिव्यू लेटर्स के लिए एक ड्राइंग गेम प्रस्तुत किया, जिसमें उन्होंने कथित रूप से गैलीलियो के प्रयोगों का फिर से विश्लेषण किया गेंदों के त्वरण के साथ पुस्तक में वर्णित पहाड़ी को लुढ़काते हुए। 1638, "मैकेनिक और स्थानीय गति से संबंधित विज्ञान की दो नई शाखाओं से संबंधित गणितीय साक्ष्य, और" तीसरे इंटरैक्शन "(गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व के अलावा) के कथित तौर पर खोजे गए सबूत। पत्रिका ने काम को अस्वीकार कर दिया, कार्य की भावना में खुद को नकारते हुए: इस आधार पर कि इस कार्य की छह समीक्षाएं स्पष्ट रूप से लेखक द्वारा स्वयं लिखी गई थीं।

पांचवीं बातचीत के सार्वभौमिक गैर-पहचान के कई दशकों के बाद, यह तय किया जा सकता है कि खेल खत्म हो गया है। लेकिन भौतिक विज्ञानी अपने विज्ञान की नींव का विस्तार करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, और इसलिए पांचवीं बातचीत के अस्तित्व में विश्वास करने की इच्छा अधिक से अधिक आकर्षक लगती है, और इसके लिए अधिक से अधिक कारण हैं। फिशबैक कहते हैं, "अब आप नई मौलिक बातचीत का वर्णन करने वाले हजारों कार्यों को पा सकते हैं, जो पांचवें का स्रोत हो सकते हैं।" "पर्याप्त सैद्धांतिक प्रेरणा से अधिक।"

उदाहरण के लिए, बाद के सिद्धांत, "मानक मॉडल" से परे भौतिकी का विस्तार करने की कोशिश करते हैं जो सभी ज्ञात कणों और उनके इंटरैक्शन का वर्णन करते हैं, नए इंटरैक्शन के लिए कई संभावनाएं प्रदान करते हैं, वास्तविकता की अगली परत को प्रकट करने की कोशिश करते हैं। उनमें से कुछ पहले से ही अज्ञात बातचीत के वाहक के रूप में अभिनय करने में सक्षम कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करते हैं, जैसे कि विद्युत चुम्बकीय, मजबूत और कमजोर इंटरैक्शन वाहक कणों जैसे कि फोटॉन से जुड़े होते हैं।

न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण से विचलन का अनुमान लगाने वाले मॉडल के एक समूह को संशोधित न्यूटोनियन डायनामिक्स (एमओएनडी) कहा जाता है। वे आकाशगंगाओं में तारों की गति की कुछ विशेषताओं को समझाने की कोशिश कर रहे हैं, जिन्हें आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से केवल (या लगभग केवल) साधारण के साथ बातचीत करने वाले एक काल्पनिक "डार्क मैटर" की मदद से समझाया जाता है। MOND मॉडल के लिए अभी तक कोई सबूत नहीं है, लेकिन कुछ भौतिक विज्ञानी उन्हें तेजी से आकर्षक पा रहे हैं, क्योंकि डार्क मैटर कणों की सक्रिय खोज से कुछ नहीं होता है।

इसके अलावा, फेंग के अनुसार, पांचवीं बातचीत हमें अंधेरे पदार्थ को सुलझाने में मदद कर सकती है। जहां तक ​​हम जानते हैं, यह केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करता है। लेकिन अगर वह अचानक पांचवीं बातचीत महसूस करती है, "यह हमें एक तरह का 'पोर्टल' प्रदान कर सकता है, जिसके माध्यम से हम अंत में न केवल गुरुत्वाकर्षण की मदद से काले पदार्थ के साथ बातचीत कर सकते हैं, और समझ सकते हैं कि यह क्या है।"

इसके अलावा, कुछ सिद्धांत जो हमारे लिए परिचित तीन से अधिक मापों का उपयोग करते हैं - उदाहरण के लिए, भौतिकविदों द्वारा स्ट्रिंग सिद्धांत के सबसे लोकप्रिय संस्करण - भविष्यवाणी करते हैं कि एक मिलीमीटर तक की दूरी पर गुरुत्वाकर्षण के समान बल मौजूद हो सकते हैं, लेकिन बल में काफी अधिक है।

यह इस पैमाने पर ठीक है कि वैज्ञानिक अब खोज रहे हैं। और इसका अर्थ है अत्यधिक सटीकता के साथ बलों को मापना, बहुत कम दूरी द्वारा अलग किए गए छोटे द्रव्यमानों के बीच कार्य करना। तीन साल पहले, Fischbach और उनके सहयोगियों ने 40 से 8,000 पीपीएम तक की दूरी पर स्थित कणों को शामिल करते हुए माप लिया। इस तरह की मापों के साथ समस्या यह है कि इस तरह की करीबी वस्तुओं के बीच कासिमिर प्रभाव के कारण एक आकर्षक बल उत्पन्न होता है । इसकी प्रकृति वैन डेर वाल्स की सेनाओं जैसी ही हैकम दूरी पर काम करना और अणुओं को एक दूसरे से जोड़ना। वे वस्तुओं में इलेक्ट्रॉन बादलों के समकालिक आंदोलन के कारण उत्पन्न होते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों पर एक चार्ज की उपस्थिति के कारण इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण की ओर जाता है। कैसिमिर प्रभाव वह है जो वैन डेर वाल्स बलों में तब बन जाता है जब वस्तुएं काफी दूर तक - कुछ नैनोमीटर से अधिक - ताकि इलेक्ट्रॉन के उतार-चढ़ाव में देरी एक भूमिका निभाती है।

Fischbach और उनके सहयोगियों ने सोने की एक परत के साथ परीक्षण द्रव्यमान को कवर करते हुए, इसे एक लाख गुना कम करके कासिमिर प्रभाव को दबाने का एक तरीका पाया। उन्होंने प्लेट में 1 / 150,000 मिमी की त्रिज्या के साथ एक सोना चढ़ाया हुआ नीलम गेंद संलग्न किया, जिसके आंदोलनों को इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। फिर उन्होंने सूक्ष्म डिस्क के रोटेशन को सोने और सिलिकॉन के साथ कवर क्षेत्रों के साथ व्यवस्थित किया, बस गेंद के नीचे। यदि सोने और सिलिकॉन के बीच बातचीत में अंतर है, तो इससे गेंद का कंपन होना चाहिए। ऐसा कोई प्रभाव नहीं पाया गया, जिसका तात्पर्य यह है कि पांचवी बातचीत की संभावित ताकत पर, सामग्री के आधार पर, सूक्ष्म पैमानों पर और भी मजबूत प्रतिबंध लगाए जा सकते हैं।

इस तरह के प्रयोगों में, आप मरोड़ तराजू का उपयोग कर सकते हैं। टोक्यो विश्वविद्यालय के कॉस्मिक रे रिसर्च इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं ने पांचवीं बातचीत के कारण मानक कासिमिर प्रभाव से विचलन देखने के लिए इस तरह के उपकरण का उपयोग किया है। अब तक, उन्होंने इस बातचीत के बल पर केवल सख्त प्रतिबंध पाया है।

पांचवीं बातचीत का प्रत्यक्ष पता लगाने के अलावा, यह अभी भी उस तरह से खोजना संभव है जिस तरह से Fischbach मूल रूप से करना चाहते थे: मौलिक कणों की उच्च ऊर्जा टकराव के माध्यम से। 2015 में, अटेला क्रॉस्ज़ानहॉर्के के नेतृत्व में हंगरी के डेब्रेसेन में इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च की एक टीम ने एक प्रयोग से अप्रत्याशित परिणामों की सूचना दी। लिथियम पन्नी के प्रोटॉन बमबारी द्वारा प्राप्त बेरिलियम परमाणुओं का अस्थिर रूप इलेक्ट्रॉनों और उनके एंटीपार्टिकल्स, पॉज़िट्रॉन के जोड़े का उत्सर्जन करता है। 140 डिग्री के कोण पर नमूना द्वारा जारी इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े की संख्या अन्य संकेतकों से अधिक हो गई, जो मानक परमाणु भौतिकी सिद्धांत व्याख्या नहीं कर सकते हैं।

इन परिणामों को वास्तव में तब तक नजरअंदाज किया गया जब तक कि फेंग और सहकर्मियों ने पिछले साल यह सुझाव नहीं दिया कि उन्हें एक नए इंटरैक्शन कण के प्रयोग में समझाया जा सकता है जो जल्दी से एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन में बदल जाता है। दूसरे शब्दों में, यह कण एक मिलीमीटर के कई खरबों में, थोड़ी दूरी पर पांचवीं बातचीत का वाहक हो सकता है।

अन्य शोधकर्ताओं ने अभी तक इस अनुभव को पुन: पेश नहीं किया है, लेकिन हंगेरियन वैज्ञानिकों के निष्कर्ष विश्वसनीय लगते हैं। संभावना है कि यह एक यादृच्छिक सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव है: 100 बिलियन में से 1: "इसके अलावा, डेटा पूरी तरह से परिकल्पना के अनुरूप है जो नए कण को ​​ध्यान में रखता है," वे कहते हैं। "अगर यह मौजूद है, तो यह कैसे पाया जा सकता है।" स्लेजिंगर इस बात से सहमत हैं कि फेंग द्वारा हंगेरियन टिप्पणियों की व्याख्या करना "2016 में हुई सबसे आकर्षक चीजों में से एक था।"

"हम एक नए कण के अस्तित्व की पुष्टि करने के लिए अभी तक है," फेंग मानते हैं, "लेकिन इस तरह की पुष्टि क्रांतिकारी होगी, यह पिछले 40 वर्षों में कण भौतिकी में सबसे बड़ी खोज होगी।" उनका सैद्धांतिक काम भविष्यवाणी करता है कि उनका माना कण एक इलेक्ट्रॉन से केवल 33 गुना भारी है। इस मामले में, कण टकरावों में प्राप्त करना काफी सरल होगा - लेकिन यह देखना मुश्किल है। "यह बहुत कमजोर तरीके से बातचीत करता है, और हमने दिखाया कि पिछले सभी प्रयोगों में इसका पता नहीं चला है," फेंग कहते हैं। शायद आप CERN के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में इसे खोज सकते हैं।

तो पांचवीं बातचीत के अस्तित्व की परिकल्पना बिल्कुल समाप्त नहीं हुई है। हम कह सकते हैं कि मूलभूत भौतिकी या ब्रह्माण्ड विज्ञान में सभी टिप्पणियों को मौजूदा सिद्धांतों के माध्यम से नहीं समझाया जा सकता है - मानक मॉडल या जीआर के माध्यम से, भौतिकविदों को नई बातचीत या नए प्रकार के पदार्थ, जैसे कि डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के बारे में कारण बनाना चाहिए। यही है कि भौतिकी ने हमेशा काम किया है: जब बाकी सब कुछ फिट नहीं होता है, तो आप बोर्ड पर एक नया आंकड़ा रखते हैं और देखते हैं कि यह कैसे चलता है। बेशक, हमने अभी तक पांचवीं बातचीत के अस्तित्व के लिए पुख्ता सबूत नहीं देखे हैं, लेकिन किसी ने भी डार्क मैटर, सुपरसिमेट्री या अतिरिक्त माप के प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं देखे हैं, लेकिन उन्हें खोजा गया था। हमने पहले ही कई प्रदेशों को बाहर कर दिया है जहाँ पाँचवीं बातचीत हो सकती है,लेकिन एक विशाल क्षेत्र बेरोज़गार रहा।


बड़े (बाएं) और छोटे (दाएं) तराजू पर पांचवीं बातचीत α की संभावित ताकत पर सीमाएं। पीले क्षेत्रों को छोड़कर क्षेत्रों को इंगित करता है, और सीमा लेबल व्यक्तिगत प्रयोगों को संदर्भित करते हैं। छोटे पैमानों पर धराशायी लाइनें विभिन्न सिद्धांतों द्वारा अनुमानित पांचवीं बातचीत की संभावित परिमाण दिखाती हैं।

किसी भी मामले में, खोज जारी है। अप्रैल 2016 में, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी ने फ्रांसीसी उपग्रह माइक्रोस्कोप लॉन्च किया, जो अभूतपूर्व सटीकता के साथ अंतरिक्ष में समानता के कमजोर सिद्धांत का परीक्षण करना चाहिए। वह फ्री फॉल में एक दूसरे में डाले गए दो जोड़े सिलेंडरों का उपयोग करता है: एक जोड़ी प्लैटिनम और रोडियम के एक ही मिश्र धातु से बनी होती है, दूसरी जोड़ी में टाइटेनियम-वैनेडियम-एल्यूमीनियम के एक हल्के मिश्र धातु से बने बाहरी सिलेंडर होते हैं। यदि सिलेंडर सामग्री के आधार पर एक गति से गिरता है - और एसईएस से विचलन प्रति हजार ट्रिलियन (जो कि पृथ्वी पर मापा जा सकता है की तुलना में 100 गुना कम है) तक पहुंचता है, तो उन्हें इलेक्ट्रॉनिक सेंसर का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

"सिद्धांत सिद्धांत के मॉडल 10 ट्रिलियन में एक से कम पैमाने पर एसपीई उल्लंघन का अनुमान लगाते हैं," ओलेरा के फ्रेंच एयरोस्पेस रिसर्च सेंटर के एक वैज्ञानिक जोएल बर्ज कहते हैं, जो माइक्रोस्कोप परियोजना के लिए जिम्मेदार है। उनका कहना है कि मिशन का वैज्ञानिक कार्य पिछले नवंबर में शुरू हुआ था, और इस गर्मी में पहला परिणाम दिखाई देगा।

इन सभी उच्च तकनीक प्रयोगों के बावजूद, Fischbach Eötvös मरोड़ वजन के साथ प्रयोगों के लिए ठीक लौटना जारी है। तब हंगेरियंस के पास सामग्री के आधार पर पांचवीं बातचीत की उपस्थिति की उम्मीद करने के लिए कोई सैद्धांतिक प्रेरणा नहीं थी - कुछ भी नहीं जो अवचेतन रूप से उन्हें उनके बेहद सटीक काम के परिणामों को विकृत करने के लिए प्रेरित कर सकता था। और फिर भी, उन्होंने कुछ ऐसा पाया - परिणामों का एक यादृच्छिक बिखराव नहीं, बल्कि एक व्यवस्थित विचलन। "मैं सोचता रहता हूं, हो सकता है कि उन्होंने वहां जो कुछ किया है, उसके बारे में मुझे कुछ याद आ रहा है," Fischbach कहते हैं। "अब तक, यह एक रहस्य बना हुआ है।"