Neue Daten: Verdacht auf fünfte physikalische Kraft erhärtet sich

Den Verdacht, dass es eine fünfte physikalische Kraft gibt, haben Forscher:innen schon länger. Dank des Teilchenbeschleunigers Fermilab in den USA gibt es nun neue Erkenntnisse, die diese These stützen.

Gibt es eine fünfte physikalische Kraft?

Aktuell sind der Wissenschaft vier physikalische Kräfte bekannt: Schwerkraft, elektromagnetische Kraft sowie schwache und starke Wechselwirkungen.

Allerdings gibt es schon seit einiger Zeit die Vermutung, dass eine fünfte Kraft existiert. Hinweise darauf lieferte zuletzt eine Studie am CERN in der Schweiz sowie im US-amerikanischen Fermilab. Aus letzterer Forschungsanstalt kommen nun neue Daten.

Vor zwei Jahren hatten Forscher:innen am Teilchenforschungszentrum Fermi National Accelarator Laboratory (Fermilab) Myonen vermessen. Dabei handelt es sich um Elementarteilchen, die Ähnlichkeit mit Elektronen haben, aber etwa 207-mal mehr Masse aufweisen.

Neue Messung bestätigt den Verdacht

Die Myonen bei den damaligen Messungen im Fermilab verhielten sich anders als das Standardmodell der Teilchenphysik vorsieht. Daher entstand der Verdacht, dass eine fünfte, bisher unbekannte physikalische Kraft auf sie wirkte.

Ein Ream rund um Brendan Casey konnte nun die Messung von 2021 am Fermilab noch mal wiederholen – mit deutlich genaueren Ergebnissen. Der damals ermittelte Wert wurde bestätigt. „Wir bestimmen die (Messungen) mit einer besseren Präzision, als es jemals zuvor der Fall war„, erklärt Casey. Allerdings ist die Existenz der fünften physikalischen Kraft weiterhin nicht bestätigt.

Myonen: Der unbekannten Kraft auf der Spur

Doch was steckt eigentlich hinter der Messung? Gemessen werden sogenannte Myonen. Diese entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die Atmosphäre der Erde trifft. Im Fermilab werden sie in einem Teilchenbeschleuniger erzeugt. In ihm reagieren die Elementarteilchen auf starke Magnetfelder. Physiker:innen sprechen hierbei vom sogenannten g-Faktor.

Die gemessenen Werte im Fermilab wichen deutlich von dem im Voraus berechneten g-Faktor ab. Auf dieser Tatsache basiert auch der Verdacht auf eine bisher unbekannte physikalische Kraft. Erstmals aufgefallen ist dieser Widerspruch zwischen dem Standardmodell und dem tatsächlich gemessenen Wert bereits 2001 in einer Forschungsanlage in New York.

Allerdings gibt es auch noch andere Theorien für diese Abweichung. Es wäre etwa möglich, dass die Berechnung des g-Faktors einfach nicht mehr zeitgemäß ist. Mittlerweile existieren neue Berechnungsmethoden, die mit Computersimulationen arbeiten. Deren Vorhersagen stehen kaum noch im Widerspruch zu dem tatsächlich gemessenen Wert. Die Forscherin Ruth Van de Water, die ebenfalls am Fermilab beschäftigt ist, ist für entsprechende Simulationen verantwortlich und geht davon aus, dass die Unstimmigkeiten bezüglich der Myonenreaktion in den nächsten zwei Jahren ausgeräumt werden können.

via Fermilab