Lực thứ 5 của tự nhiên: Các nhà khoa học săn tìm vật chất tối bằng vật lý mới

Các nhà khoa học tại ETH Zurich đang tiến hành các thí nghiệm bẫy ion cực kỳ chính xác nhằm tìm kiếm một lực cơ bản thứ năm giả thuyết của tự nhiên, có thể giúp giải thích vật chất tối, một dạng vật chất khó nắm bắt chỉ được biết đến thông qua các hiệu ứng hấp dẫn của nó. Khác với bốn lực đã được xác lập—lực hấp dẫn, điện từ, và lực hạt nhân mạnh và yếu—lực thứ năm được đề xuất này được giả thuyết là tác động giữa các neutron trong hạt nhân nguyên tử và các electron quay quanh, được trung gian bởi một hạt mới, chưa biết đến. Nhóm nghiên cứu sử dụng phổ kế nguyên tử chính xác trên các đồng vị canxi khác nhau, có cùng số proton nhưng số neutron khác nhau, để phát hiện những dịch chuyển nhỏ trong mức năng lượng có thể chỉ ra sự tồn tại của lực này. Thí nghiệm bao gồm việc bẫy các đồng vị canxi tích điện đơn lẻ bằng các trường điện từ và đo tần số ánh sáng phát ra trong quá trình chuyển đổi năng lượng với độ chính xác chưa từng có—chính xác gấp 100 lần so với các nỗ lực trước đây. Các nghiên cứu bổ sung tại Đức liên quan đến các ion canxi tích điện cao và đo tỷ lệ khối lượng hạt nhân cũng hỗ trợ các phát hiện này. Mặc dù những sai lệch quan sát được trong dịch chuyển năng lượng không thể được giải thích hoàn toàn bằng các hiệu ứng hạt nhân đã biết, các giả thuyết thay thế...