Cinquena força. Llucet
1989/12/01 Legarreta, J. A. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Segons la teoria de Big bang, el moment en què tota la massa de l'univers i tota l'energia estava concentrada en un punt (“moment zero”) va ser llavors quan les quatre forces (gravitatori, electromagnètic, nuclear feble i violent) que coneixem avui dia estaven unificades. La inestabilitat d'aquesta situació va provocar l'explosió més intensa que es va produir, trencant quatre interaccions o la convergència d'aquestes forces a 10 -11 segons de l'expansió de l'univers.
El principal repte actual dels físics consisteix a obtenir una teoria unificada d'aquestes quatre forces, separades en tan poc temps. Aquest procés d'unificació és intrínsecament obstaculitzat, però si es demostra la influència de la cinquena força, els físics hauran de superar encara més la dificultat per a trobar l'única força que dirigeix l'univers. Segons els experts, aquesta única força pot ser la base de l'univers. És més, aquesta única força va tenir la capacitat de crear l'univers, és a dir, va ser la causa de la Gran Explosió i depenien de la mateixa llum, matèria, energia, estructura i espai/temps de l'univers en el moment del seu naixement. Només serà un somni?. Ho veurem.
Avui coneixem quatre interaccions. Diguem que al voltant de 300 anys i molts esforços han estat necessaris per a conèixer-los bé.
Una de les preocupacions dels físics és aconseguir una teoria comuna de les quatre interaccions que governen l'univers. Però el desig d'aconseguir una teoria unificada va ser molt pesat, E. Quan Fischbach va anunciar al gener de 1986 l'existència de la cinquena força. Però en què consisteix aquesta cinquena força?
Com és sabut, per a tots els cossos materials es defineixen dos tipus de masses. La massa inercial és aquella que s'oposa al canvi de moviment del cos afectat per una força. La massa gravitatòria és la que representa la força gravitatòria entre dos objectes.
Per conveni, la massa inercial i la gravitacional es consideren iguals. Però en l'estudi que el baró hongarès Lorand Eötvös va publicar abans de la Primera Guerra Mundial, va exposar alguns canvis quant a l'equivalència entre massa gravitatòria i inercial. En els seus experiments va utilitzar diferents materials i va mesurar petites diferències entre tots dos tipus de masses. No obstant això, l'equivalència entre tots dos tipus de masses estava molt arrelada, L. Eötvös va pensar que els resultats obtinguts no van ser massa importants i només van ser resultat d'un mal mesurament experimental.
Frank D. de la Universitat de Queensland. Stacey va ser un físic australià que va reprendre aquesta qüestió en els anys 80. Va realitzar experiments per a mesurar els canvis gravitatoris que es produeixen a mesura que es desplacen cap al centre de la Terra i va descendir fins als 2.000 m. La gravetat disminuïa més ràpid del que es preveu per la llei de Newton. Més encara, la constant de gravitació universal (considerada constant universal) a aquesta profunditat era un 1% menor que en la superfície terrestre. F. Stacey va atribuir aquestes diferències als errors que va cometre en els seus mesuraments o, potser, les anomalies gravitatòries provocades pels jaciments de metalls presents als voltants van falsificar els resultats dels seus experiments.
Però E. Fischbach en 1985 L. Resultats d'Eötvös i F. Stacay va afirmar que eren correctes i va acusar la cinquena força, que crea una massa gravitatòria una mica menor que la inercial. Els seus experiments gravimètrics van demostrar que seria una força repulsiva i la seva intensitat 100 vegades menor que la de la força gravitatòria. El curiós seria que, en lloc de dependre de la massa dels cossos, com en el cas de la força de gravetat, seria funció de la seva estructura atòmica, el número variónico dels materials. Recordem que el número bariónico és la suma del nombre de neutrons i protons del nucli atòmic.
De fet, si es demostrés l'existència d'aquesta cinquena força, en el buit cauria una mica més d'1 kg de plom (82 protons, 125 neutrons) que 1 kg d'alumini (13 protons, 13 neutrons). Per tant, hauríem d'utilitzar molt bona instrumentació per a detectar la influència de la cinquena força, ja que la intensitat de la força de gravetat és 100 vegades major, per la qual cosa se superaria en tots els experiments.
Sembla haver-hi un gran debat entre els físics, uns a favor i uns altres en contra. Hi ha qui diu que en lloc de ser repel·lent és atraient. Però, en definitiva, la qual cosa confirma o nega una teoria és l'experimentació, i en aquest cas hi ha dos mitjans de prova: la recerca gravimètrica, F. El que utilitza Stacey i la recerca diferencial. La recerca diferencial permet conèixer la relació entre la cinquena força i la composició de la matèria a la qual afecta.
La majoria dels experiments realitzats des de l'any 1985 han estat de tipus secundari i s'han obtingut resultats contradictoris. De fet, la cinquena força afecta de manera diferent a cossos de diferent composició atòmica, i a pesar que en els experiments realitzats amb diferents materials s'han obtingut resultats optimistes, amb uns altres no s'han obtingut resultats satisfactoris. És més, els resultats obtinguts en experiments que demostren l'existència de la cinquena força no coincideixen en intensitat i camp d'acció.
Investigadors dels Estats Units de Nova York han dut a terme estudis a Groenlàndia sobre la cinquena força i han reconstruït F en els gels polars. L'experiment de Stacey, en descobrir que, igual que ell, la gravetat disminueix una mica més ràpidament del que la teoria de Newton preveu. Els físics atribueixen aquests resultats a la cinquena força. La seva intensitat és del 2% o 3% de la força de gravetat i el seu camp d'acció és de fins a 500 m. En qualsevol cas, el geofísic director de l'experiment, Mark Ander, no està molt a gust i actua amb prudència fent referència a les vicissituds observades, sense pronunciar-se a favor ni en contra.
En l'actualitat s'estan duent a terme nous experiments, un d'ells al Sud, ja que el gel del Sud és dues vegades més compacte i uniforme que el de Groenlàndia. Els investigadors tenen previst descendir fins als 4.000 m de profunditat i esperen poder realitzar experiments fiables (dues vegades més fiables que els realitzats a Groenlàndia). Un altre dels experiments interessants està previst realitzar en el CERN (Centre de Recerca Nuclear) de Ginebra. S'està investigant la caiguda de protons i antiprotones i si la cinquena força existís, l'antiprotón cauria més ràpid que el protó.
La veritat és que estem davant una força misteriosa l'existència de la qual és incerta. En qualsevol cas, no és excloent i molts investigadors experts creuen que existeix.
Per a acabar direm que els físics que treballen en el Laboratori de Geofísica de Massachusetts als Estats Units han trobat una altra força. Aquesta sisena força s'estima que aconsegueix els 200 m d'altura i és una atracció. Per a Frank Stacey, la cinquena i la sisena força formarien part de la força de la gravetat i la seva petita intensitat i camp d'acció no afectarien la llei de Newton.
Però les coses es compliquen per als físics que treballen en la teoria conjunta de les quatre interaccions. De fet, si aquestes quatre forces són difícils de conjugar, ara amb les cinc s'enfrontaran a un desafiament molt més complicat, si aquestes cinquenes i sisena forces no són cadenes perdudes (que van permetre a Einstein unificar forces electromagnètica i gravitatòria).
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
