A Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézetében jártunk, ahol megismertük Krasznahorkay Attilát, a Magfizikai Osztály vezetőjét és tudós kollégáit, akik azzal vonták magukra a világ figyelmét, hogy vélhetően felfedeztek egy új fizikai kölcsönhatást. A bő másfél évtizede tartó kutatás eredetileg az úgynevezett „sötét foton” megtalálásáért indult. A sötét foton a sötét anyag részecskéi közötti kölcsönhatást közvetítené, ahhoz hasonlóan, ahogy a foton (a fény teszi) a látható világunkban. Utóbb kiderült, hogy valami egészen másról van szó. Úgy tűnik, megtalálták a világ ötödik kölcsönhatását.

Ahogy eddig minden anyagunknál, úgy itt is igyekeztünk megragadni a dolgok lényegét, de ebben az esetben a téma bonyolultsága miatt ez nem volt egyszerű. A kutatás hátteréről és annak eredményéről az alábbiakban olvashatnak.

MTA Atomki
Az Magyar Tudományos Akadémia debreceni Atommagkutató Intézete alapkutatásokat végez a kísérleti és elméleti atom-, mag- és részecskefizika terén, illetve a fizikai módszerek segítségével biológiai és orvosi kutatásokat is támogat. Az intézet részt vesz az anyagkutatásban, továbbá környezet- és földtudományok terén folytatott kutatásokban.


Sötét anyag
A távoli csillagrendszerekből érkező fény vizsgálata során a kutatók már évtizedekkel ezelőtt megállapították, hogy ezek a rendszerek a távolságukkal arányos sebességgel távolodnak tőlünk. A jelenséget az ősrobbanás elméletével magyarázzák. Az újabb mérések szerint azonban a távoli csillagrendszerek gyorsabban távolodnak, mint ahogy az ősrobbanás elmélete alapján várható lenne, és ez az eltérés annál nagyobb, minél messzebb van tőlünk a csillagrendszer. Ez a jelenség magyarázatra szorul: feltételezik, hogy a sötét energia létéből eredő gravitációs taszítás növelheti a távolodó csillagrendszerek sebességét. Nem sikerült értelmezni a galaxisokban az egyes csillagok keringési sebességét sem, ha kizárólag a megfigyelhető anyagot vették számításba. A jelenség csak akkor magyarázható, ha a megfigyelhető anyag tömegénél ötször nagyobb tömegű, úgynevezett „sötét anyagot” is feltételeznek. A kutatók ezért úgy gondolják, hogy a sötét anyagból és a sötét energiából származik a világegyetem tömegének 95 százaléka.


A négy kölcsönhatás
A természetben alapvetően 4 kölcsönhatás létezik: a gravitációs, az elektromágneses, a gyenge és az erős kölcsönhatás.

A gravitáció (tömegvonzás) a leggyengébb kölcsönhatás, és csak a testek tömegétől függ, hatótávolsága végtelen. Végtelen hatótávolsága miatt a gravitáció felelős a nagy skálán kialakuló olyan alakzatok, mint a galaxisok, a fekete lyukak, a csillagködök szerkezetéért, a világegyetem tágulásáért, a bolygók pályájáért, valamint a köznapi életben gyakran tapasztalt jelenségekért, így például azért is, hogy a testek leesnek, vagy ha felugrunk, akkor visszaesünk.

Az elektromágneses kölcsönhatás az elektromosan töltött részecskék között hat. Magában foglalja a két nyugvó töltés között ható elektrosztatikai erőt, valamint az elektromosság és a mágnesesség összetett hatásait, amelyek az egymáshoz képest mozgó töltött testek között hatnak. Az elektromosság megismerésének köszönhetjük, hogy ma már minden háztartásban kiterjedten használhatunk elektromos áramot, gépeket, az elektromágneses hullámokkal működő rádiót, televíziót és mobiltelefonokat. A félvezetők elektromos tulajdonságainak megismerésével vált lehetővé a mai nagy teljesítményű számítógépeink létrehozása is.

A gyenge kölcsönhatás felelős az atomi skálán fellépő néhány jelenségért, mint amilyen például a béta-bomlás. De a gyenge kölcsönhatás miatt süt a nap, és világítanak a többi csillagok is, amelyekben a hidrogén gáz alakul át héliummá. Az átalakulás első láncszeme két hidrogén atommag, két proton ütközése, amiből deutérium atommag (nehéz hidrogén) keletkezik, ami egy protonból és egy neutronból áll. Az ütközés során tehát az egyik protonnak neutronná kell átalakulnia. Ezt az átalakulást a gyenge kölcsönhatás teszi lehetővé.

Az erős kölcsönhatás a nukleonokat (a protonokat és a neutronokat) tartja össze az atommagban, amely nélkül például a hélium két protonja szétrepülne az elektromos taszítás következtében. Az erős kölcsönhatás eredményezi az atommagok igen nagy kötési energiáját, aminek felszabadításával működnek az atomreaktorok.

Az ötödik kölcsönhatás:
A tudós társadalom már évtizedek óta keresi a kérdést arra, hogy a fent felsorolt kölcsönhatásokon kívül vannak-e még olyan erők a természetben, amiket nem ismerünk. Amikor egy tudományos kísérlet „nem várt eredményekkel”, úgynevezett anomáliákkal végződik, mindig felmerül annak a lehetősége, hogy kísérleti hibáról vagy esetleg egy új, eddig nem ismert kölcsönhatásról van szó.

Az Atomki kutatóinak eredményei eddig kiállták az idő próbáját, mivel egyre több külföldi laboratórium jut arra következtetésre, hogy ez nem kísérleti hiba. Elképzelhető, hogy hamarosan konkrét definíciója lehet majd az ötödik erőnek, amit vélhetően a magyar tudósok fognak megfogalmazni.

A filmet támogatta a TVEL orosz fűtőanyag gyártó vállalat.