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Teilchenphysik: Skeptische Physiker prüfen 'fünfte Kraft'

Gravitation, Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkraft - das ist, was die Welt im Innersten zusammenhält. Oder? Indizien weisen auf eine neue Fundamentalkraft hin.
Teilchen unter Schwerkraft

Seit der Entdeckung des Higgs-Bosons steckt die Teilchenphysik in einer Sackgasse. Der lang gesuchte Schlussstein des Standardmodells hat nachdrücklich klargemacht, dass das Gebäude der Physik auf einem noch längst nicht vollendeten Fundament ruht. Seither suchen Fachleute hektisch nach bisher unbekannten Phänomenen, die vielleicht einen Ausweg aus der Krise weisen könnten.

Der neueste rätselhafte Fund ist eine Anomalie beim Zerfall instabiler Kerne des Isotops Beryllium-8, auf die eine Arbeitsgruppe um Attila Krasznahorkay von der ungarischen Akademie der Wissenschaften 2015 stieß. Im April 2016 analysierten theoretische Physiker um Jonathan Feng von der University of California die Daten – und postulieren nun eine "fünfte Kraft": eine völlig neue Art der Wechselwirkung, die gleichberechtigt neben Gravitation, Elektromagnetismus, starker und schwacher Kernkraft stünde.

Zu diesem Schluss kommen sie, weil sie in den ungarischen Daten Indizien für ein neues Boson sehen, ein so genanntes Austauschteilchen, das diese neue Kraft vermittelt. Bemerkenswert ist die geringe Masse des Teilchens. Während der LHC in immer größere Gigaelektronvolt-Höhen vorstößt und zuletzt mit einer Anomalie bei atemberaubenden 750 GeV Aufmerksamkeit erregte, ist das neue Teilchen mit nur 17 Millionen Elektronvolt 10 000-fach kleiner. Seine Masse beträgt lediglich das etwa 34-Fache der Elektronenmasse.

Eigentlich sucht das ungarische Team nach möglichen Bestandteilen der Dunklen Materie und vermutete in seinem Ergebnis ein Indiz für so genannte "dunkle Photonen", ein dunkles Gegenstück der konventionellen Lichtquanten. Krasznahorkay schoss dafür Protonen auf Lithium-7, die mit diesem zu Beryllium-8 verschmelzen, einem Kern, der wieder zerfällt. Dabei entstehen Paare von Elektronen und Positronen, deren Flugrichtungen in vorhersehbarer Weise im Raum verteilt sind.

Das waren sie im ungarischen Experiment allerdings nicht. In der Verteilung fand sich wieder einmal einer dieser ominösen Buckel, die in früheren Experimenten ein neues Teilchen angekündigt oder zumindest die Physikwelt in einen angeregten Zustand versetzt hatten. So auch diesmal. Angesichts der jüngsten wundersamen Vermehrung von Buckeln in Messergebnissen geben sich die Fachleute nun jedoch betont skeptisch: Man werde das Ergebnis prüfen, war der Tenor auf einem Arbeitstreffen in Stanford Anfang Mai. Dank der geringen Masse werde man wohl schon Ende 2016 wissen, ob an der mysteriösen "fünften Kraft" etwas dran ist – oder ob die Teilchenphysiker-Gemeinschaft bis zu den ersten echten Indizien einer neuen Physik noch ein bisschen weiter buckeln muss.

22/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 22/2016

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