¿Es posible que exista una 5ª fuerza o está probado que no existe otra fuerza?

Generalmente consideramos una fuerza como fundamental si está mediada por una partícula fundamental. Por ejemplo, la fuerza EM está mediada por fotones, la fuerza fuerte por gluones y la fuerza débil por$W$y$Z$partículas No tenemos una teoría cuántica de la fuerza gravitatoria, pero generalmente la incluimos en las fuerzas fundamentales porque no tenemos ninguna razón para no hacerlo (aunque hay sugerencias regulares de que la gravedad es una fuerza emergente y no fundamental).

Da la casualidad de que hay una quinta fuerza mediada por el bosón de Higgs , aunque podría decirse que describir esto como una fuerza fundamental es un poco pedante.

De todos modos, las fuerzas adicionales requerirían nuevas partículas fundamentales para mediarlas. En este momento no tenemos evidencia de ninguna partícula más allá de las descritas por el modelo estándar, por lo que en este momento no hay evidencia de una quinta fuerza fundamental. Sin embargo, tampoco hay evidencia de que las partículas adicionales no puedan existir, por lo que no hay evidencia de que las fuerzas adicionales no puedan existir.

Los medios científicos están repletos de sugerencias para las quintas fuerzas, una recientemente , y buscar en Google encontrará un sinfín de candidatos. Sin embargo, todos los aparentes descubrimientos de una quinta fuerza han demostrado ser infundados hasta ahora.

la idea de un$5^{th}$La fuerza ha existido por un tiempo. E. Fishbach hizo una gran afirmación sobre esto en la década de 1980, que nunca funcionó. Como señala John Rennie, podríamos considerar el campo de Higgs como una quinta fuerza. De hecho, el potencial cuartico del campo de Higgs da un termino lagrangiano similar al$(A\wedge A)^2$término en el lagrangiano para un campo de norma Yang-Mills. Sin embargo, el campo es un campo escalar de espín 0 y no un campo vectorial o quiral con espín 1.

La búsqueda de una quinta fuerza, o tal vez algún conjunto de fuerzas adicionales, tiene alguna base. Primero, no existe un "teorema de no-go" que diga que no puede existir tal fuerza. La otra es que con la materia oscura puede darse el caso de que haya algún sector de la física con fermiones y bosones de calibre que sean completamente diferentes de los que entendemos. La gravitación es universal, por lo que interactuará por gravedad debido a los principios de equivalencia. El principio de equivalencia de la gravitación puede deberse a la naturaleza universal de los entrelazamientos cuánticos. Si es así, debería haber algún "gancho" que conecte este sector de la física con el nuestro. Los bosones de calibre y tal vez sus fermiones pueden interactuar con la materia que entendemos como resultado.

Esta idea de materia oscura contrasta con la fenomenología supersimétrica que vincula la materia oscura con supercompañeros de partículas conocidas. El modelo estándar de este tipo es el neutralino, que es un condensado de photonino, Zino y Higgsino. Esta forma de materia oscura debería interactuar mediante la interacción débil, y son los WIMPS. Sin embargo, la búsqueda de WIMPS ha sido nula y la búsqueda del LHC de partículas supersimétricas de baja masa ha resultado vacía hasta el momento. Con el LUX-Zeplin que estará listo en unos años, la búsqueda de DM continuará. Sin embargo, la fenomenología supersimétrica a energía GeV-TeV parece estar en peligro de ser demolida.

Recientemente ha aparecido un artículo que interpreta una transición nuclear anómala según un bosón de calibre que es diferente de las fuerzas conocidas. Este bosón de norma llena un$17MeV$brecha de energía como un supuesto bosón de calibre de esa masa. Esto ocurre a partir de una producción interna de pares en$^8Be$. El berilio tiene dos estados excitados por encima de un estado fundamental de$18.14MeV$y$17.64MeV$. Todos estos estados excitados tienen espín-1 y transición al estado fundamental de espín-0. Este momento angular orbital en una onda p produce un fotón con$s~=~1$. Este proceso puede ocurrir con la producción de un$e-e^+$par de un fotón virtual en el núcleo. Este proceso debido a un fotón fuera de la cáscara tiene un ángulo anómalo entre ellos. El$dN/d\theta$debe declinar con respecto a$\theta$. Esta anomalía se puede contar con un espín masivo adicional = 1 partícula o un bosón de calibre desconocido. Sin embargo, hay un bache en estos datos en$\theta~\in~(120^o.~140^o)$los autores citan dentro de$6.5$sigma. Por lo tanto, estos datos no se descartan fácilmente de inmediato. Este proceso se llama protofóbico, porque no produce un protón, por lo que el núcleo se descompone en$^7Li$.

En esta etapa esto es algo a tener en cuenta. No diría que el caso de un bosón de calibre quinto está completamente resuelto. Estos experimentos deben ampliarse para ver si hay otros procesos nucleares similares con nucleones diferentes. Es muy posible que haya una quinta fuerza aquí. También podría darse el caso de que algo no esté bien con nuestra comprensión de la física nuclear. Sucede que muchos grandes descubrimientos no vienen con un grito de "eureka", sino con un murmullo de "bueno, eso es gracioso". Así que la naturaleza podría tener sorpresas bajo la manga.