Experimente mit dem Elektronen-Positronen-Spektrometer am ungarischen Institut für Nuklearforschung in Debrecen lieferten mögliche Hinweise auf eine fünfte Naturkraft.
Debrecen/Irvine – Die Physik kennt vier Grundkräfte der Natur, also vier unterschiedliche Arten, auf denen sich Objekte gegenseitig beeinflussen können: Gravitation, Elektromagnetismus, schwache Wechselwirkung und starke Wechselwirkung. Theoretische Physiker spekulieren schon länger über die Existenz einer möglichen fünften Grundkraft, die freilich das aktuell gültige Standard-Modell der Elementarteilchenphysik sprengen würde.
US-Wissenschafter von der University of California in Irvine glauben nun konkreten Hinweisen auf eine solche Kraft auf die Spur gekommen zu sein. Jonathan Feng und sein Team analysierten die Daten von Experimenten ungarischer Kollegen und untersuchten dabei eine Unregelmäßigkeit, für die sie nun eine passende Erklärung gefunden haben wollen. Die auf dem Reprintserver "arXiv" präsentierte Arbeit sorgte in der Fachwelt wenig überraschend für Diskussionen. Immerhin werden die Argumente aber so ernst genommen, dass gleich mehrere Gruppen daran gehen wollen, die Versuche der Ungarn zu reproduzieren, darunter auch am Cern und am INFN Frascati National Laboratory bei Rom.
Suche nach Dunklen Photonen
Die Physiker um Attila Krasznahorkay vom Institut für Nuklearforschung an der ungarischen Akademie der Wissenschaften waren bei ihren Experimenten der Frage nachgegangen, ob Dunkle Photonen existieren könnten. Diese masselosen Teilchen fungieren in einigen Theorien als Kräfteüberträger zwischen möglichen Dunkle-Materie-Partikeln. Um dieser hypothetischen Teilchen habhaft zu werden, beschossen die Physiker Lithium-7 mit Protonen und erhielten dabei instabiles Beryllium-8, das bei seinem Zerfall ein Elektronen-Positronen-Paar abgab.
Überraschenderweise beobachteten die ungarischen Forscher bei der Detektion der Partikel-Paare eine Anomalie, die sie mit der Entstehung eines unbekannten Teilchens mit einer Energie von 17 Megaelektronenvolt erklärten. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in den "Physical Review Letters." Die Physiker von der University of California halten allerdings eine andere Erklärung des Phänomens für mindestens ebenso plausibel: Feng und seine Kollegen vermuten, dass hinter den Unregelmäßigkeiten in den Daten des Experiments ein sogenanntes protophobes X-Boson steckt, das – so glauben die Physiker weiter – eine bisher unbekannte nur sehr lokal wirkende Kraft überträgt.
Versuche werden wiederholt
Klarerweise folgte auf die Präsentation des Papiers bei einer Konferenz am SLAC National Accelerator Laboratory im kalifornischen Menlo Park vielfache Kritik. Völlig von der Hand weisen will die Fachwelt die von Feng geäußerten Thesen allerdings nicht. Mehrere Physiker-Gruppen sollen die Experimente der ungarischen Wissenschafter binnen eines Jahres wiederholen, um zu sehen, ob sich die Ergebnisse reproduzieren lassen. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei dem DarkLight-Projekt am Jefferson Laboratory des MIT in Newport News, Virginia. Auch dort sind Forscher auf der Suche nach Dunklen Photonen, indem sie Gasteilchen mit Elektronen beschießen. (red, 27.5.2016)