В венгерском институте ядерных исследований ATOMKI физики заметили нечто странное: в распадах возбуждённых атомных ядер иногда рождаются пары электронов и позитронов, которые разлетаются под необычным углом. Будто между ними прячется невидимая частица-посредник, которая на миг появляется и исчезает. Этот намёк назвали аномалией ATOMKI, а гипотетическую частицу — бозоном X(17), потому что её масса около 17 мегаэлектронвольт (примерно в 34 раза тяжелее электрона).
Чтобы проверить, может ли такая частица существовать и как она взаимодействует с электронами, авторы новой работы собрали данные из множества разных экспериментов: от сверхточных измерений магнитных свойств электрона до опытов на ускорителях, где пучки частиц бьют по мишеням. Они вывели ограничения на силу взаимодействия X(17) с электронами. Оказалось, что многие варианты — например, скалярный или псевдоскалярный (когда частица не имеет спина) — несовместимы с наблюдениями из-за сохранения чётности. Чистый аксиально-векторный вариант (спин 1, но с особым поведением при зеркальном отражении) исключён с достоверностью 98%.
Такой результат не доказывает существование X(17), но задаёт чёткие рамки для будущих поисков. Если частица есть, она должна быть векторной и взаимодействовать с электронами строго определённым образом. Теперь экспериментаторы знают, что искать, и могут настроить свои детекторы на нужный сигнал.
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.08567
The Atomki anomaly puts forward the hypothesis of an $$X(17)$$ particle to explain its observation. Utilizing experimental results from the Atomki experiments, measurements of the electron's anomalous magnetic moment, beam dump experiments, the KLOE-2 experiment, the PADME experiment, and the parity-violating M{\o}ller scattering experiment, we derive constraints on the $$Xee$$ coupling of the $$X(17)$$ boson to electrons. It is found that the scalar and pseudoscalar models can be excluded by Atomki experiments due to the parity conservation, and the pure axial-vector model is excluded at 98\% C.L. Meanwhile, the analyses in both pure vector and the vector $$\pm$$ axial-vector models consistently show that the $$Xee$$ coupling is of the vector type and has an almost fixed value, $$\left(6.78 \pm 0.042\right) \times 10^{-4} \lesssim |\varepsilon_e^v| \lesssim \left(6.93 \pm 1.66\right) \times 10^{-4}$$ in unit of electric charge $$e$$.
Масса 17 МэВ — это примерно в 34 раза больше массы электрона, но в тысячи раз меньше массы протона. Такая лёгкая частица могла бы рождаться в ядерных переходах, как в экспериментах ATOMKI.
Идея частицы-посредника с малой массой и слабой связью напоминает «тёмные фотоны» из научной фантастики — невидимые переносчики новых сил, которые могли бы объяснить тёмную материю.