Pour autant que nous le sachions, il existe quatre forces fondamentales qui assurent la cohésion de notre Univers : la gravité, l’électromagnétisme et les forces nucléaires forte et faible.
Mais en avril de l’année dernière, des physiciens hongrois ont découvert des preuves de l’existence d’une cinquième force de la nature, qui pourrait potentiellement expliquer certains des mystères persistants de notre Univers, comme la matière noire.
Aujourd’hui, une équipe indépendante de chercheurs a réanalysé les résultats, confirmant que l’anomalie observée dans les données l’année dernière pourrait vraiment être une toute nouvelle force fondamentale.
Cette idée est encore loin d’être confirmée – comme nous l’a appris la dernière annonce du CERN, il arrive que des blips prometteurs dans les données finissent par disparaître avec des tests supplémentaires – mais l’étude suggère que cette éventuelle nouvelle particule porteuse de force vaut vraiment la peine d’être suivie.
“Si cette découverte est avérée, elle est révolutionnaire”, a déclaré le chercheur principal Jonathan Feng, de l’université de Californie à Irvine. “Si elle est confirmée par d’autres expériences, cette découverte d’une éventuelle cinquième force changerait complètement notre compréhension de l’Univers, avec des conséquences sur l’unification des forces et la matière noire.”
Pour la petite histoire, l’étrange résultat en question a été observé pour la première fois l’année dernière, lorsqu’une équipe de l’Académie hongroise des sciences a tiré des faisceaux de protons à haute énergie sur du lithium-7, et a repéré dans les retombées la signature énergétique d’une nouvelle particule subatomique ultralégère.
Cette nouvelle particule subatomique, ont-ils conclu, était un type de boson du modèle standard de la physique des particules – le meilleur ensemble d’équations dont nous disposons pour comprendre l’Univers. qui n’était que 30 fois plus lourd qu’un électron, et qui n’était pas prévu par le modèle standard.
les bosons sont responsables de la force faible. Selon le modèle standard, à chacune des quatre forces fondamentales correspond un boson – la force forte est portée par les “gluons”, la force électromagnétique est portée par les particules de lumière, ou photons, et les forces W et Z sont portées par les bosons
Nous n’avons pas encore découvert le boson de la gravité (ce n’est qu’une des lacunes du modèle standard, qui n’explique pas non plus la matière noire), mais on prévoit qu’il s’agit du graviton.
L’équipe hongroise a d’abord suggéré que leur blip était peut-être une sorte de photon sombre – une particule hypothétique responsable du transport de la matière noire – mais depuis leur publication initiale, des chercheurs internationaux ont repris leurs données et les ont utilisées.
“Les expérimentateurs n’ont pas pu affirmer qu’il s’agissait d’une nouvelle force”, a déclaré Feng. “Ils ont simplement constaté un excès d’événements qui indiquaient une nouvelle particule, mais il n’était pas clair pour eux si c’était une particule de matière ou une particule porteuse de force.”
Pour éclaircir ce point, Feng et ses collègues ont étudié les données originales, ainsi que d’autres expériences dans ce domaine, et ont trouvé des preuves théoriques qui suggèrent fortement que le blip dans les données n’était pas une particule porteuse de matière ou un photon sombre.
Au contraire, leurs calculs suggèrent qu’il pourrait s’agir du boson de la cinquième force de la nature, une force qui, selon les prévisions, expliquerait la matière noire et bien d’autres choses mystérieuses dans l’Univers.
Ce qui est étrange avec ce boson hypothétique, qu’ils appellent le boson X protophobe, c’est qu’il n’interagit qu’avec les électrons et les neutrons, et à une distance extrêmement limitée, ce qui le rend très difficile à détecter.
“Il n’y a aucun autre boson que nous avons observé qui présente cette même caractéristique”, a déclaré l’un des chercheurs, Timothy Tait. “Parfois, nous l’appelons aussi simplement le ‘boson X’, où ‘X’ signifie inconnu”
L’équipe a émis cette idée pour la première fois en mai, en téléchargeant son analyse sur le site de préimpression arXiv.org, mais elle a maintenant été examinée par des pairs et publiée dans la revuePhysical Review Letters.
Depuis, ils ont effectué une analyse de suivi, téléchargée sur arXiv la semaine dernière, qui amplifie leur conclusion initiale.
Nous avons donc maintenant un étrange phénomène qui ne peut pas être expliqué par le modèle standard, et des calculs théoriques qui suggèrent que ce phénomène pourrait servir de support à la cinquième force de la nature.
Malheureusement, nous ne disposons pas d’autres confirmations expérimentales, que les chercheurs du monde entier s’empressent de produire et qui devraient être prêtes d’ici un an.
“La nouvelle particule étant très légère, de nombreux groupes expérimentaux travaillant dans de petits laboratoires à travers le monde peuvent donner suite aux premières affirmations, maintenant qu’ils savent où chercher”, a déclaré M. Feng.
Que signifierait donc la vérification de cette cinquième force ? Nous en sommes encore loin, mais M. Feng suggère qu’elle pourrait être associée aux forces électromagnétique, nucléaire forte et faible pour former une sorte de “force super fondamentale”, qui pourrait interagir avec un secteur sombre possédant sa propre matière et ses propres forces.
“Il est possible que ces deux secteurs se parlent et interagissent l’un avec l’autre par des interactions quelque peu voilées mais fondamentales”, a-t-il déclaré
“Cette force du secteur sombre peut se manifester sous la forme de la force protophobe que nous observons à la suite de l’expérience hongroise. Dans un sens plus large, elle s’inscrit dans le cadre de nos recherches initiales visant à comprendre la nature de la matière noire.”
(Oui, cela ressemble vraiment beaucoup au côté obscur et lumineux de la Force dansStar Wars)
C’est cool à contempler, mais jusqu’à ce que nous ayons plus de résultats expérimentaux, il n’y a pas grand chose que nous puissions faire à part attendre. La plupart d’entre nous sont encore sous le coup de la perte de l’excès d’énergie du diphoton qui n’a jamais existé, il est donc trop tôt pour s’engager dans une hypothétique nouvelle découverte révolutionnaire pour la physique.
Mais c’est une hypothèse intéressante que nous suivrons de près… Surveillez cet espace.