O destino da quinta interação na física está na balança

"Olha, o Sr. Galileu calculou tudo corretamente." Essa conclusão não se baseou no experimento mais preciso, mas foi um dos mais espetaculares - como ocorreu na lua.

Em 1971, o cosmonauta da missão Apollo 15, David Scott deixou cair uma pena e um martelo de uma altura e descobriu que eles simultaneamente alcançavam a superfície lunar. A aceleração transmitida pela gravidade não depende da composição ou da massa corporal, como Galileu esperava em seu experimento (apócrifo) com a Torre Inclinada de Pisa.

Ou isso depende? Avançando rapidamente para a primeira página do The New York Times em janeiro de 1986: "As dicas de um quinto poder no universo estão mudando as descobertas de Galileu ". O jornal descreveu o trabalho científico da respeitada revista Physical Review Letters, feita pelo físico Eframe Fischbach e seus colegas. Forneceu evidências de que a aceleração transmitida pela gravidade depende da composição química do objeto em questão. Aconteceu que a gravidade não era o que pensávamos: seu efeito, segundo os autores, é influenciado pelo que o repórter do The New York Times John Noble Wilford chamou de “quinta interação”, acrescentando-a às quatro forças que já conhecemos.



Durante mais de 30 anos, muitas experiências foram realizadas tentando confirmar a presença da suposta quinta força. Apesar de sua precisão extremamente alta, ninguém forneceu evidências conclusivas de sua presença. Mas a busca não para. Somente no ano passado, um novo indício sedutor da existência de tal força apareceu em experimentos em física nuclear, o que levou a novas especulações e inquietações.

Os princípios fundamentais da física moderna estão na balança. Alguns físicos acreditam que uma quinta força é possível, e até necessária, para expandir e unificar as teorias que existem hoje. Outros esperam que essa força lance luz sobre a misteriosa matéria escura, superando toda a matéria comum do universo. Se existe, diz o físico Jonathan Feng, da Universidade da Califórnia, Irvine, "isso significaria que nossas tentativas de unir forças conhecidas eram prematuras, já que agora é necessário unir-se à quinta também".

E por que argumentar sobre uma nova interação fundamental, se ele não tem evidências? A motivação inicial era clara mesmo nos dias de Galileu. A massa pode ser descrita de duas maneiras. Uma é a inércia: a massa de um objeto é a resistência ao movimento, e quanto maior a massa, maior a resistência. O outro é a gravidade: de acordo com a lei da gravidade de Newton, a força de atração experimentada por dois objetos é proporcional ao produto de suas massas dividido pelo quadrado da distância entre eles. Essa força faz com que a maçã caia para acelerar. E somente se as duas definições de massa são idênticas, a aceleração gravitacional não depende da quantidade de massa acelerada.

Mas eles são idênticos? Caso contrário, massas diferentes cairão sob a influência da gravidade em velocidades diferentes. A idéia intuitiva de que uma grande massa deve cair mais rapidamente inspirou as pessoas a testarem muito antes do Galileo. Simon Stevin , naturalista flamengo, jogou bolas de chumbo da torre do relógio em Delft em 1586 e não encontrou a diferença no tempo que levou para chegar à Terra. O próprio Newton testou essa idéia em 1680, medindo se o período de oscilação dos pêndulos de diferentes massas, mas com o mesmo comprimento, coincide - e eles devem coincidir se a aceleração gravitacional for independente da massa. Seus estudos foram repetidos com maior precisão pelo cientista alemão Friedrich Wilhelm Bessel em 1832. Eles não encontraram nenhuma diferença aparente.

A idéia da coincidência de massas inerciais e gravitacionais é conhecida como " princípio fraco da equivalência " (SPE). A questão se tornou crítica quando Einstein formulou sua teoria geral da relatividade em 1912-1916, com base na idéia de que as forças experimentadas por um objeto devido à gravidade não diferem das forças experimentadas devido à aceleração. Se não for assim, o GR não funcionará.

"O princípio da equivalência é uma das suposições básicas da relatividade geral", disse Stephan Schlamminger, que trabalha no santo dos santos do mundo das medições precisas, no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Gaithersburg. “E, portanto, deve ser cuidadosamente verificado. As verificações do princípio da equivalência são relativamente baratas e simples, mas a detecção de uma violação pode ter sérias conseqüências. Seria imprudente não conduzir tais experimentos. ”

Se a SEE falhar, teremos duas opções. Ou a expressão newtoniana para a atração de duas massas (presente na relatividade geral para massas não muito grandes) é um pouco imprecisa e precisa ser corrigida. Ou tudo está em ordem com a gravidade, mas há uma nova quinta interação que o afeta. A quinta interação seria adicionada às quatro já conhecidas por nós: gravidade, eletromagnetismo e interações fortes e fracas que controlam as interações de partículas subatômicas nos núcleos dos átomos. Gravidade modificada ou a quinta interação - a diferença aqui, de acordo com Fischbach, é semântica.

De qualquer forma, diz Feng, "não há razão para que a quinta interação que não tínhamos notado antes não pudesse existir".

Quando Einstein conectou o PSE com sua nova teoria da gravidade, esse princípio já havia sido meticulosamente testado várias vezes. No final do século XIX, o representante da nobreza húngara, Barão Lorand Ötvös , que trabalhava na Universidade de Budapeste, percebeu que poderia ser verificado usando o equilíbrio de duas massas.

Eötvös usava escalas de torção. Ele prendeu dois objetos nas extremidades de um poste pendurado em uma corda. Se o peso dos objetos for o mesmo - ou seja, eles tiverem a mesma massa gravitacional -, o polo será equilibrado horizontalmente. Mas as massas também experimentam força centrífuga devido à rotação da Terra, dependendo de sua massa inercial. Se a massa inercial é equivalente à gravitacional, todas as forças serão equilibradas e o pólo não se moverá. Caso contrário, as massas terão que se desviar da horizontal devido à rotação da Terra.

E se o desvio das duas massas for diferente - por exemplo, se o desvio da SPE depende da composição da massa -, o polo experimentará torque. Mesmo que a rotação seja muito pequena, ela pode ser medida, por exemplo, usando um feixe refletido em um espelho montado em um poste.

Mas o fato é que a força da gravidade na Terra varia dependendo do terreno. Nosso planeta não é uma esfera suave e uniforme. As pedras têm densidades diferentes e exercem diferentes forças gravitacionais nos objetos. Devido à precisão do experimento de Eötvös, até a presença de prédios universitários próximos poderia arruinar os resultados. Uma maneira de eliminar essa influência era fazer medições em duas orientações diferentes do polo - por exemplo, quando é direcionado de oeste para leste e depois de norte para sul. Em ambas as posições, os efeitos da gravidade devem funcionar da mesma forma, mas as forças centrífugas serão diferentes - portanto, qualquer desvio da execução da SPE resultará em uma diferença de torque em diferentes posições do poste. Essa abordagem é consistente com a estratégia geral para a realização de experimentos com balanceadores - não é necessário se preocupar com efeitos locais ou com a precisão da medição de valores absolutos.

Os distúrbios locais também podem mudar com o tempo - até mesmo um caminhão que passa pode ter um pequeno efeito gravitacional. Os pesquisadores tiveram que trabalhar para eliminar essas variáveis. Até a presença de um experimentador pode fazer a diferença. Portanto, os cientistas húngaros estavam a uma distância respeitosa enquanto o balanceador se acalmava e depois corriam para o laboratório para fazer leituras até que ele mudasse de posição (o período de sua vez era de 40 minutos).

Etvös construiu balanças de torção para que se tornassem um trabalho de engenharia fina. Em uma extremidade do poste havia uma massa padrão de platina e outros materiais foram presos na outra extremidade. Os seis estavam em um tripé, capaz de se virar para ajustar sua orientação. As curvas do poste foram rastreadas usando um telescópio e um espelho montado em um poste. Pequenas diferenças de temperatura podem distorcer o aparelho e criar rotação espúria, de modo que toda a estrutura foi encerrada em uma sala fechada e isolada. Para maior precisão, os pesquisadores realizaram novas experiências em um quarto escuro, para que a luz não levasse a flutuações de temperatura. O dispositivo em si estava sob um toldo isolado termicamente com algas.


Sinta a indignação da força: as escalas de torção de Eötvö eram muito sensíveis a um momento de virada, o que poderia indicar a presença de uma quinta interação

Os cientistas húngaros começaram seus experimentos em 1889 e não encontraram nenhuma rotação visível associada a um desvio do princípio da equivalência em massas de vários materiais diferentes, com uma precisão de 1 parte por 20 milhões.

Assim, no final do século XIX, não havia razão para duvidar do EIT. Mas a essa altura outras razões começaram a aparecer. Por exemplo, a descoberta da radioatividade falou da presença de uma fonte desconhecida de energia dentro dos átomos. Além disso, o GRT de Einstein deu uma nova olhada na matéria e na massa. Parecia que a massa poderia ser convertida em energia - e também dependia da velocidade, aumentando à medida que a velocidade do objeto se aproximava da velocidade da luz. Com tudo isso em mente, em 1906, a Royal Göttingen Society of Science na Alemanha instituiu um prêmio de 4.500 marcos por testes mais sensíveis do princípio de equivalência de "inércia e gravidade", oferecendo os experimentos de Eötvö como referência.

Até o próprio Atvös não resistiu à competição. "Ele era um especialista mundial em tais experiências", diz Fischbach. Ele e seus alunos, Decco Pecar e Geno Fekete, espanaram o experimento de equilíbrio de torção e passaram milhares de horas verificando outros materiais: cobre, água, amianto, madeira maciça, etc. Eles enviaram suas descobertas em 1909, alegando aumentar a precisão do experimento para 1 parte em 200 milhões. Mas o relatório completo foi publicado apenas três anos após a morte de Eötvös, em 1922. Outro de seus alunos, Janos Renner, continuou seu trabalho e o publicou em 1935, anunciando a verificação do EIT com uma precisão de 1 parte para 2-5 bilhões.

Essa precisão era realmente possível então? O físico Robert Dick, especialista em relatividade geral, expressou dúvidas sobre isso, abordando uma questão semelhante na década de 1960. Independentemente de suas críticas serem verdadeiras, ele e seus colegas usaram escalas de torção mais complexas e alcançaram uma precisão de uma parte por 100 bilhões.Eles conseguiram fazer isso medindo a aceleração das massas de teste, não apenas pela gravidade da Terra, mas também pela gravidade do Sol. Com essa abordagem, não havia necessidade de perturbar o equilíbrio pela rotação do aparato: a direção da atração gravitacional girava à medida que a Terra se movia em órbita ao redor do Sol. Qualquer desvio da SPE mostraria alterações no sinal, consistentes com o período de rotação da Terra de 24 horas, o que tornou possível distinguir com precisão dados úteis dos sinais falsos que surgiram devido a alterações gravitacionais locais e outros fatores. Dick e seus colegas não viram nenhum sinal desse desvio: não há sinais de que a lei de Newton precise ser corrigida pela quinta interação.

Os físicos estão satisfeitos? E quando eles geralmente são felizes?

Fischbach ficou interessado na quinta interação depois de ouvir sobre o experimento conduzido por seu colega de Purdue, Roberto Colelo e seus colaboradores em 1975. Eles tentaram detectar traços da influência da gravidade newtoniana em partículas subatômicas. Fischbach se perguntou se era possível conduzir tais experimentos com partículas subatômicas em uma situação em que a gravidade era forte o suficiente para o aparecimento de efeitos relativísticos, e não apenas os newtonianos que não descreviam com precisão a gravidade. Tal experimento poderia oferecer uma maneira completamente nova de testar a teoria de Einstein.

Ele começou a considerar a possibilidade de usar partículas exóticas de " kaons " e suas antipartículas, antikaons que surgem em aceleradores de partículas. Estudando o trabalho kaon realizado no acelerador do Fermilab, Fischbach começou a suspeitar que seu comportamento pudesse ser influenciado por uma nova força sensível a um parâmetro como o número do bário , B.

Essa propriedade de partículas fundamentais, diferentemente da massa ou da energia, não tem um significado claro e cotidiano. É igual à soma simples do número de componentes, quarks e antiquarks ainda mais fundamentais que compõem os prótons e nêutrons no núcleo dos átomos. Mas eis o seguinte: se a nova força depende do número de bárions, ela deve depender da composição química dos materiais, uma vez que diferentes elementos químicos têm diferentes números de prótons e nêutrons. Mais precisamente, isso dependeria da razão do número B para as massas dos átomos que constituem a substância. À primeira vista, essa relação deve ser constante, uma vez que as massas atômicas são obtidas da soma de prótons e nêutrons. Mas, de fato, uma pequena parte da massa total de todos esses componentes é convertida em energia, que os une e varia de acordo com os átomos. Portanto, cada elemento tem sua própria proporção única de B para massa.

Força dependente da composição. Não era isso que Etvosh estava procurando? Fischbach decidiu retroceder a história e estudar cuidadosamente os resultados dos experimentos do barão húngaro. No outono de 1985, ele e seu aluno Carrick Talmadge calcularam a razão B / massa para as substâncias usadas por Atvös. O que eles descobriram os surpreendeu.

A equipe húngara encontrou desvios extremamente pequenos para a aceleração gravitacional medida de várias substâncias, mas, na ausência de um esquema claro desses desvios, eles foram atribuídos a erros. Mas quando Fischbach e Talmadge traçaram desvios dependendo da razão B / massa, encontraram uma linha reta, indicando a existência de uma leve repulsão das massas, reduzindo sua atração gravitacional.


Fischbach, E. A quinta força: Uma história pessoal. The European Physical Journal H 40, 385-467 (2015).

A composição química dos objetos usados ​​pelo Etvosh nem sempre foi fácil de reconstruir - cinco espécies diferentes de plantas são chamadas de snakewood tree, mas não está claro como determinar a composição da “gordura interior de ovelha”, mas, de acordo com seus cálculos, a relação entre os valores permaneceu. Em um dos casos mais surpreendentes, os desvios para os cristais de platina e sulfato de cobre foram quase os mesmos. Descobriu-se que quase todas as propriedades desses materiais (densidade etc.) são diferentes e as relações B / massa são quase idênticas.

Fischbach e o Talmadge apresentaram essas descobertas em seu aclamado artigo de 1986, com a ajuda de Peter Buck, um pós-doc cujo conhecimento alemão lhe permitiu traduzir o relatório original da equipe Etvös de 1922. O revisor foi Dick, que expressou algumas dúvidas, mas acabou votando na publicação. Mais tarde, Dick publicou seu trabalho, afirmando que as anomalias nas medições de Eötvös podem ser explicadas pelo efeito da temperatura no dispositivo. Mas ainda era bastante difícil ver como esses efeitos levariam a uma correlação tão convincente com uma propriedade tão exótica como o número de bárions.

Após a publicação, muitos escreveram sobre o trabalho - não apenas o The New York Times, mas também o lendário físico Richard Feynman. Fischbach, a quem Feynman chamou de lar quatro dias após a publicação do trabalho, a princípio chegou a decidir que era uma espécie de brincadeira. Feynman não ficou particularmente impressionado com a descoberta, como disse ao Fischbach e ao Los Angeles Times. Mas a própria reação dele ao trabalho já fala da impressão que ela causou nas partes interessadas.

"Dado que nosso trabalho sugeriu a presença de uma nova interação na natureza", escreveu Fischbach, "pode ​​parecer surpreendente que o processo de revisão tenha sido tão tranquilo". É possível que essa suavidade se deva ao fato de já existirem razões teóricas e experimentais para suspeitar da existência de uma quinta interação.

Em 1955, os físicos americanos de origem chinesa, Li Zhengdao e Yang Zhennin , que dividiram o Prêmio Nobel pelo trabalho sobre a interação de partículas fundamentais dois anos depois, estavam interessados ​​na ideia de ter uma nova interação, dependendo do número de bárions, e até usaram o trabalho de Etvosh para indicar restrições em sua força. Lee se encontrou com Fischbach apenas uma semana após a publicação de seu trabalho e o parabenizou por isso.

Além disso, na década de 1970, dois geofísicos da Austrália, Frank Stacy e Gary So, mediram com precisão a constante gravitacional em uma mina profunda, que determina a razão de massas e forças na equação newtoniana da atração gravitacional. Eles obtiveram um valor muito diferente do obtido anteriormente nos laboratórios. Essa discrepância pode ser explicada, inter alia, pela introdução de uma nova força operando a uma distância de vários quilômetros. As medidas de Stacy e Taka foram parcialmente inspiradas no trabalho do início da década de 1970 pelo físico japonês Yasunori Fujii, que investigou a possibilidade de gravidade não-newtoniana.

Depois de 1986, a temporada de caça continuou.Se a quinta interação atua a distâncias de dezenas e centenas de metros, será possível detectar desvios dos valores previstos pela gravidade newtoniana quando os objetos caem a uma grande altura da superfície da Terra. No final dos anos 80, uma equipe do Laboratório da Força Aérea dos EUA em Hensky, em Bedford. Massachusetts, mediu a aceleração gravitacional usando uma torre de televisão de 600 metros na Carolina do Norte e relatou sinais de uma "sexta interação", que, diferentemente da repulsão de Fischbach, parecia aumentar a gravidade. Mas, após uma análise minuciosa do trabalho, essas declarações foram rejeitadas.

A pesquisa mais completa foi realizada na Universidade de Washington, em Seattle, por uma equipe de físicos que decidiram brincar com as palavras e por causa do som do sobrenome húngaro Eőtvős, que recebeu o nome de Eot-Wash. O físico nuclear Eric Adelberger participou de seu trabalho, na época "ele havia se tornado o melhor experimentador do mundo no campo dos desvios das previsões da gravidade newtoniana", como disse Fischbach. A equipe do Eot-Wash usou balanças de torção de última geração e tomou muitas precauções para eliminar possíveis artefatos. Eles não encontraram nada.

Um dos experimentos mais memoráveis ​​e promissores começou imediatamente após o anúncio em 1986 e foi realizado por Peter Tiberger, do Laboratório Nacional Brookhaven, em Upton, pc. Nova Iorque Em seu experimento, uma esfera de cobre oca flutuou em um tanque de água sobre um penhasco. Em 1987, Tiberger relatou que a esfera estava constantemente se movendo em direção a um penhasco, onde a atração gravitacional da pedra ao redor era menor - esse é exatamente o comportamento que se poderia esperar se houvesse uma força repulsiva em oposição à gravidade. E essa foi a única prova da existência da quinta interação, publicada em uma famosa revista científica. Por que esse experimento levou a esse resultado? Ninguém sabe até agora. "Não está claro o que exatamente estava errado com o experimento de Tiberger e se havia algo errado ali", escreveu Fischbach.

Em 1988, Fischbach já contava 45 experimentos procurando uma quinta interação. Mas depois de cinco anos, apenas o experimento de Tiberger mostrou algo semelhante a ela. Falando em homenagem à década de trabalho de 1986, Fischbach admitiu que: “No momento, não há evidências experimentais convincentes de quaisquer desvios das previsões de gravidade newtonianas. A preponderância dos dados experimentais existentes não corresponde à presença de novas interações atuando em distâncias médias ou longas. ”

Parecia, como Fischbach tristemente formulou, que ele havia se tornado o descobridor de algo inexistente. O clima geral foi percebido pelo físico Lawrence Kraus, que trabalhava na Universidade de Yale, que, em resposta ao seu trabalho em 1986, enviou formalmente um jogo de desenho para o Physical Review Letters, no qual ele supostamente re-analisou os experimentos de Galileu com a aceleração de bolas rolando colina abaixo descrita no livro 1638, "Evidência matemática relacionada a dois novos ramos da ciência relacionados à mecânica e movimento local", e supostamente descobriu evidências de uma "terceira interação" (além da gravidade e do eletromagnetismo). A revista rejeitou o trabalho, formulando uma recusa no espírito do próprio trabalho: com base em que seis resenhas desse trabalho foram claramente escritas pelo próprio autor.

Após várias décadas de não detecção universal da quinta interação, pode-se decidir que o jogo acabou. Mas os físicos estão procurando maneiras de expandir os fundamentos de sua ciência e, portanto, o desejo de acreditar na existência da quinta interação parece cada vez mais atraente, e há cada vez mais razões para isso. "Agora você pode encontrar milhares de trabalhos descrevendo novas interações fundamentais que podem ser a fonte da quinta", diz Fischbach. "Mais do que suficiente motivação teórica."

Por exemplo, teorias posteriores, tentando expandir a física além do “modelo padrão” que descreve todas as partículas conhecidas e suas interações, oferecem várias possibilidades para novas interações, tentando revelar a próxima camada da realidade. Alguns deles prevêem a existência de partículas capazes de agir como portadoras de interações anteriormente desconhecidas, assim como as interações eletromagnéticas, fortes e fracas estão associadas a partículas portadoras, como um fóton.

Um grupo de modelos que prevê um desvio da gravidade newtoniana é chamado dinâmica newtoniana modificada (MOND). Eles estão tentando explicar algumas características do movimento das estrelas nas galáxias, que geralmente são explicadas com a ajuda de uma hipotética "matéria escura" interagindo apenas com o comum (ou quase apenas) através da gravidade. Ainda não há evidências para os modelos MOND, mas alguns físicos os estão achando cada vez mais atraentes, pois pesquisas ativas por partículas de matéria escura não levam a nada.

Além disso, segundo Feng, a quinta interação pode nos ajudar a resolver a matéria escura. Tanto quanto sabemos, ele interage com a matéria comum apenas através da gravidade. Mas se de repente ela sentir a quinta interação, "ela pode nos fornecer uma espécie de 'portal' através do qual podemos finalmente interagir com a matéria escura, não apenas com a ajuda da gravidade, e entender o que é".

Além disso, algumas teorias que usam mais de três medidas familiares para nós - por exemplo, as versões mais populares da teoria das cordas pelos físicos - prevêem que a distâncias de até um milímetro podem existir forças semelhantes à gravidade, mas que a excedem significativamente em vigor.

É precisamente essa escala que os cientistas estão explorando agora. E isso significa medir forças com extrema precisão, agindo entre pequenas massas separadas por distâncias muito pequenas. Três anos atrás, Fischbach e seus colegas fizeram medições envolvendo partículas localizadas a distâncias de 40 a 8.000 ppm. O problema com tais medições é que entre objetos tão próximos surge uma força atrativa devido ao efeito Casimir . Sua natureza é a mesma das forças de van der Waalstrabalhando a distâncias ainda mais curtas e conectando moléculas umas às outras. Eles surgem devido ao movimento síncrono das nuvens de elétrons nos objetos, o que leva à atração eletrostática devido à presença de uma carga nos elétrons. O efeito Casimir é o que as forças de Van der Waals se tornam quando os objetos estão suficientemente distantes - por mais de alguns nanômetros -, de modo que o atraso de tempo nas flutuações de elétrons desempenha um papel importante.

Fischbach e seus colegas encontraram uma maneira de suprimir o efeito Casimir, reduzindo-o um milhão de vezes, cobrindo as massas de teste com uma camada de ouro. Eles prenderam uma bola de safira banhada a ouro com um raio de 1 / 150.000 mm à placa, cujos movimentos podem ser controlados eletronicamente. Em seguida, organizaram a rotação do disco microscópico com áreas cobertas com ouro e silício, logo abaixo da bola. Se houver uma diferença na interação entre ouro e silício, isso deve levar à vibração da bola. Nenhum efeito foi encontrado, o que implica que restrições ainda mais fortes podem ser impostas à força possível da quinta interação, dependendo do material, em escalas microscópicas.

Nessas experiências, você pode usar escalas de torção. Pesquisadores do Instituto de Pesquisa em Raios Cósmicos da Universidade de Tóquio usaram esse dispositivo para procurar desvios do efeito Casimir padrão devido à quinta interação. Até agora, eles encontraram apenas restrições mais estritas à força dessa interação.

Além da detecção direta da quinta interação, ainda é possível encontrá-la da maneira que Fischbach originalmente queria: através de colisões de partículas fundamentais de alta energia. Em 2015, uma equipe do Instituto de Pesquisa Nuclear em Debrecen, Hungria, liderada por Attila Krasznahorkay, relatou resultados inesperados de um experimento. A forma instável dos átomos de berílio, obtida pelo bombardeio de prótons de uma folha de lítio, decai e emite pares de elétrons e suas antipartículas, pósitrons. O número de pares elétron-pósitron liberados pela amostra em um ângulo de 140 graus excedeu outros indicadores, que as teorias padrão da física nuclear não conseguem explicar.

Esses resultados, de fato, foram ignorados até que Feng e colegas no ano passado sugeriram que eles poderiam ser explicados pelo aparecimento no experimento de uma nova partícula de interação que rapidamente se decompõe em elétron e pósitron. Em outras palavras, essa partícula pode ser portadora da quinta interação a uma curta distância, em vários bilionésimos de milímetro.

Outros pesquisadores ainda não reproduziram essa experiência, mas as descobertas de cientistas húngaros parecem confiáveis. As chances de se tratar de uma flutuação estatística aleatória são pequenas: 1 em 100 bilhões: “Além disso, os dados são perfeitamente consistentes com a hipótese que leva em consideração a nova partícula”, diz ele. "Se existe, é assim que pode ser encontrado." Schleminger concorda que interpretar as observações húngaras de Feng foi "uma das coisas mais fascinantes que aconteceram em 2016".

"Ainda temos que confirmar a existência de uma nova partícula", admite Feng, "mas tal confirmação seria revolucionária, seria a maior descoberta na física de partículas nos últimos 40 anos". Seu trabalho teórico prevê que sua suposta partícula é apenas 33 vezes mais pesada que um elétron. Nesse caso, seria bastante simples obter colisões de partículas - mas é difícil de ver. "Ele interage de maneira muito fraca e mostramos que não teria sido detectado em todos os experimentos anteriores", diz Feng. Talvez você possa procurá-lo no Large Hadron Collider no CERN.

Portanto, a hipótese da existência da quinta interação não está esgotada. Pode-se dizer que todas as observações na física ou cosmologia fundamental que não podem ser explicadas pelas teorias existentes - através do Modelo Padrão ou GR devem fazer com que os físicos raciocinem sobre novas interações ou novos tipos de matéria, como matéria escura e energia escura. É assim que a física sempre funcionou: quando tudo o mais não se encaixa, você coloca uma nova figura no quadro e observa como ela se move. Obviamente, ainda não vimos evidências convincentes da existência da quinta interação, mas ninguém também observou evidências diretas de matéria escura, supersimetria ou medidas adicionais - mas elas foram pesquisadas. Já excluímos muitos territórios onde a quinta interação poderia ter ocorrido,mas uma vasta área permaneceu inexplorada.


Limitações da força possível da quinta interação α em escalas grandes (esquerda) e pequenas (direita). As áreas amarelas indicam zonas excluídas e os rótulos das bordas referem-se a experimentos individuais. As linhas tracejadas em pequenas escalas mostram as possíveis magnitudes da quinta interação prevista por várias teorias.Em

qualquer caso, a busca continua. Em abril de 2016, a Agência Espacial Europeia lançou o microscópio satélite francês, que deve testar o princípio fraco da equivalência no espaço com precisão sem precedentes. Ele usa dois pares de cilindros inseridos um no outro em queda livre: um par é feito da mesma liga de platina e ródio, o outro par possui um cilindro externo feito de uma liga mais leve de titânio-vanádio-alumínio. Se os cilindros caírem a uma velocidade dependendo do material - e os desvios do SES atingirem 1 fração por mil trilhões (o que é 100 vezes menor do que o que pode ser medido na Terra), eles podem ser determinados usando sensores eletrônicos.

"Os modelos da teoria das cordas preveem violações da SPE em uma escala inferior a 1 em 10 trilhões", diz Joel Berge, cientista do Centro de Pesquisa Aeroespacial Francês da ONERA, responsável pelo projeto Microscope. Ele diz que o trabalho científico da missão começou em novembro passado e os primeiros resultados aparecerão neste verão.

Apesar de todos esses experimentos de alta tecnologia, Fischbach continua retornando precisamente aos experimentos com pesos de torção de Eötvös. Então os húngaros não tinham motivação teórica para esperar o surgimento de uma quinta interação, dependendo do material - nada que pudesse subconscientemente incliná-los a distorcer os resultados de seu trabalho extremamente preciso. E, no entanto, eles encontraram algo assim - não uma dispersão aleatória de resultados, mas um desvio sistemático. "Eu fico pensando, talvez esteja perdendo algo sobre o que eles fizeram lá", diz Fischbach. "Até agora, isso continua sendo um mistério."