Beşinci kuvvet

Modern fizik fiziksel gerçekliği bilinen dört temel kuvvet açısından tanımlar.Ancak, fizik kabul edilebilir evrensel bir çerçeveye sahip olmadığından, fizikçiler bazen beşinci bir temel kuvvetin varlığını kabul ederler. Birçok önerme kuvveti kabaca yer çekimininin gücü (elektromanyetik ve nükleer kuvvetlerden çok daha zayıftır) ve kozmolojik ölçeklerde bir milimetreden az herhangi bir aralıkta varsaymaktadır.

Deneysel yaklaşımlar

Ek bir temel kuvvet fikri yer çekimi gibi zayıf bir kuvvet olduğundan test etmek için zordur : iki cisim arasındaki yerçekimi etkilesimi sadece birinin ağırlığı diğerinden fazla olduğunda önemlidir. Bu yüzden, Dünya ile karsılaştırıldığında küçük kalan cisimlerin arasındaki yerçekimi etkileşimini ölçmek için çok hassas ekipmanlar alınmalıdır. Bununla beraber, 1980'lerin sonunda beşinci kuvvet, kentsel ölçeklerde faaliyet gösteren (yakalaşık 100 metrelik bir dizi), yüzyılın başlarındaki Loránd Eötvös ' ün sonuçlarını yeniden analiz eden araştırmacılar (Fischbach ve arkadaşları)[1] tarafından rapor edilmiştir. Kuvvetin aşırı yük ile bağlantılı olduğuna inanılırdı. Yıllar içinde, diğer deneyler bu sonuca benzemek için başarısız oldu.[2]

Kuvvetin türüne ve aralığına bağlı olduğu addedilen, kabul edilebilen en az üç araştırma vardır.

Özdeşlik Yasası

Beşinci kuvveti özdeşlik yasasının testleriyle aramanın bir yolu var : en güçlü testlerden biri olan Einstein 'in yercekimi teorisi ; genel görelilik. Alternatif yercekimi teorileri, Brans- Dicke Teorisi gibi, beşinci kuvvete sahip - muhtemelen sonsuz aralıkta. Bu yüzden alan eğriliğini dikte eden metrik haricinde serbestlik derecesi olan, yerçekimsel etkileşimler,genel görelilik dışı teorilerde,farklı serbestlik derecelerinde farklı etkiler üretir. Örneğin, sayıl alan Genel Görelilik Testlerini üretemez. Beşinci kuvvet Güneş sistemi yörüngesindeki etkisini kendisi açıkça ortaya koyabilir ; bu Nordtvedt etkisi olarak adlandırılır. Bu Lunar Laser Uzaklık Tayini Deneyi[3] ve çok uzun bazal interferometrik ile test edilir.

Ekstra Boyutlar

Evrenin ekstra boyutlara sahip olduğu yerde Kaluza- Klein Teorisinden doğan başka bir beşinci kuvvet ya da Süper kütleçekiminde veya  bir Yukawa kuvveti olan Sicim kuramı açık sayıl alan ile taşınır (yani aralığı belirleyen Compton dalga boyu olan sayıl alan). Bu geniş extra boyutlardaki- boyutlar milimetreden az oranda - Süpersimetri teorisi olarak birçok yeni ilgiye sebep oldu, bu küçük ölçeklerdeki yerçekimini test etmek için deneysel çaba istedi. Bu bir mesafe dizisi üzerinden yerçekiminin Ters kare kanununu bir sapma için araştıran aşırı hassas deneyler gerektirir.[4] Esasen, belli bir uzunlukta tepen Yukawa etkileşiminin olduğu isaretleri ararlar.

Maden kuyusu derinliklerindeki Kütleçekim sabitini ölçme girişiminde bulunan Avustralyalı araştırmacılar, öngörülen ve ölçülen değer arasında yüzde ikiden küçük olmak üzere tutarsızlık buldular. Araştırmacılar sonuçların birkaç santimetreden kilometreye kadar olan aralıktaki bir itici beşinci kuvvet ile açıklanabileceği kararına vardılar.Benzer deneyler denizaltı güvertesinde,USS Dolphin (AGSS-555), sualtındayken uygulanmaktadır. Grönland buz tabakasının derin sondaj kuyusu içindeki yer çekimini ölçen ilerdeki deneyler birkaç yüzde farklılıkları buldu, ama gözlenen sinyal için bir jeolojik kaynak ortadan kaldırmak mümkün degildi.[5][6]

Dünya'nın Mantosu

Baska bir deney Dünya'nın mantosunu geoelektrona odaklanarak, dev parçacık dedektörü olarak kullandı.[7]

Sefe Değiseni

2012 yılında Bhuvnesh Jain ve diğerleri binlerin üzerinde yıldız içeren 25 galaksideki sefe değişeni yıldızlarının vuruş oranı üzerindeki mevcut verilerini inceledi. Teori vuruş oranının,gözükmeyen mahalle kümeleri tarafından, varsayılan beşinci kuvvette gösterilen bir galakisideki farklı bir deseni takip edeceğini ileri sürdü. Onlar Einstein 'ın yerçekimi teorisine herhangi bir varyasyon bulamadılar.[8][9]

Diğer yaklaşımlar

Bazı deneyler 320 metre yüksekliğinde kule ve göl kullanmıştı.[10] Her ne kadar bilim insanları hala arasa bile, kapsamlı inceleme beşinci kuvvet için çok güçlü bir kanıt olmadığını ortaya koydu.[11] Fishbach' ın makalesi 1992 yılında yazılmıştı ve o zamandan beri diğer kuvvetler beşinci kuvveti göstermeye ışık tuttu.[12]

Yukarıdaki deneyler besinci kuvvetin kuvvetin yer çekimi gibi cismin kompozisyonundan bağımsız olduğunu araştırdı, yani bütün cisimler kütleleriyle orantılı bir kuvvet tecrübe ederler. Bir nesnenin kompozisyonuna bağlı olan kuvvetler burulma dengesi ve Loránd Eötvös bulunan tipteki deneyler tarafından çok hassas test edilebilir. Bu gibi kuvvetler,örneğin, atom çekirdeğindeki proton ve nötron oranına, nükleer spin,[13] ya da çekirdekteki farklı türde göreceli miktardaki bağlanma enerjisine bağlı olabilir (bkz:yarı deneysel kütle formülü). Aramalar kentsel ölçeklerde Dünya'yı, Güneş ve galaksinin merkezindeki Karanlık maddeyi ölçeklendirmek için kısa aralıklara yapılmıştır.

Modifiye yerçekimi

Yerel olmayan yerçekimi olarak da bilinir. Birkaç fizikçi[14][15][16] Einstein'ın yerçekimi teorisinin küçük ölçeklerde, geniş mesafede ya da, buna denk olarak, küçük ivmelerde modifiye edilmesinin gerekli olacağını düşünüyor. Bu yerçekimini yerel olmayan yerçekimi olarak değiştirecektir. Onlar Karanlık madde ve Karanlık enerjinin, Parçacık fiziğinin Standart Modeli tarafından açıklanmadığını işaret ediyorlar ve Modifiye Newton Dinamiği ya da holografik prensipten doğan bazı yerçekimi düzenlemesi öneriyorlar. Bu daha uzun mesafeyle ilişkili güçlenmesiyle, beşinci kuvvetin geleneksel fikirlerinden temelden farklıdır. Çoğu fizikçi, karanlık madde ve karanlık enerjinin Ad hoc olmadığını,ancak çok sayıda desteklenen tamamlayıcı gözlem ve tarif edilen çok basit bir model olduğunu düşünüyor.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Ephraim Fischbach, Daniel Sudarsky, Aaron Szafer, Carrick Talmadge, and S. H. Aronson, "Reanalysis of the Eötvös experiment", Physical Review Letters 56 3 (1986).
  2. ^ University of Washington Eöt-Wash group 16 Temmuz 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., the leading group searching for a fifth force.
  3. ^ "Lunar Laser Ranging". 28 Kasım 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Mayıs 2016. 
  4. ^ Satellite Energy Exchange (SEE) [1] 7 Mayıs 2005 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., which is set to test for a fifth force in space, where it is possible to achieve greater sensitivity.
  5. ^ Ander, M. E., M. A. Zumberge, et al. (1989).
  6. ^ Zumberge, M. A., M. E. Ander, et al. (1990).
  7. ^ Aron, Jacob. (2013) Earth's mantle helps hunt for fifth force of nature 13 Mayıs 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  8. ^ Is There a 'Fifth Force' that Alters Gravity at Cosmos Scales? 3 Ocak 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Daily Galaxy, May 11, 2012
  9. ^ Astrophysical Tests of Modified Gravity: Constraints from Distance Indicators in the Nearby Universe Bhuvnesh Jain, Vinu Vikram, Jeremy Sakstein, Cornell University Library, 7 May 2012
  10. ^ Liu Y.C., Yang X.-S., Zhu H., Zhou W., Wang Q.-S., Zhao Z., Jiang W., Wu C.-Z.,"Testing non-Newtonian gravitation on a 320 m tower", Physics Letters A., vol. 169, 131–133 (1992).
  11. ^ Fishbach E. and Talmadge C., "Six years of the fifth force", Nature, vol. 356, 207–215 (1992).
  12. ^ Evidence for Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth–Sun Distance Jere H. Jenkins, Ephraim Fischbach, John B. Buncher, John T. Gruenwald, Dennis E. Krause, Joshua J. Mattes Astropart.
  13. ^ A. M. Hall, H. Armbruster, E. Fischbach, C. Talmadge.
  14. ^ S. Dodelson, S. Park. "Nonlocal Gravity and Structure in the Universe". arXiv.org. arXiv.org. 10 Haziran 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Ekim 2013. 
  15. ^ Jaccard,Maggiore,mitsou. "A non-local theory of massive gravity". arXiv.org. arXiv.org. 10 Haziran 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Ekim 2013. KB1 bakım: Birden fazla ad: yazar listesi (link)
  16. ^ Mashhoon, Bahram. "Nonlocal Gravity". arXiv.org. arXiv.org. 11 Haziran 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Ekim 2013.