Unser Universum wird von vier fundamentalen Kräften regiert. Zumindest haben Physiker lange darüber nachgedacht.
Neue Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass es eine fünfte Kraft gibt, eine Entdeckung, die einen Großteil der modernen Physik auf den Kopf stellen könnte.
Am 23. Oktober veröffentlichten Forscher des Instituts für Kernforschung in Ungarn eine neue Studie in der arXiv-Datenbank, die weitere Beweise für ein völlig neues Partikel liefert, das erstmals vor drei Jahren vorgeschlagen wurde. Dieses Teilchen mit dem Namen X17 könnte Wissenschaftlern helfen, eines der größten Rätsel der Astronomie zu lösen: Was ist dunkle Materie?
Die Existenz des Teilchens würde auch eine Neufassung des Standardmodells der Teilchenphysik erfordern, der Theorie, die die fundamentalen Kräfte beschreibt und subatomare Teilchen klassifiziert.
Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Existenz des Partikels überprüft werden kann. Das neue Papier wurde noch nicht von Experten begutachtet. Und die meisten Physiker sind skeptisch - zum Teil, weil noch keine externen Wissenschaftler in der Lage waren, frühere Ergebnisse desselben Forschungsteams Richard Milner, Physiker am Massachusetts Institute of Technology, der nicht an der Forschung beteiligt war, unabhängig zu validieren, sagte Live Science.
Im Jahr 2016 berichtete dieselbe Forschergruppe in Experimenten mit radioaktiven Berylliumatomen über den ersten Nachweis des Partikels. Die Physiker haben das Licht und die Partikel gemessen, die das Beryllium beim Abbau freigesetzt hat. Sie bemerkten, dass emittierte Elektronenpaare und ihre Antimateriepartner, Positronen, dazu neigten, in einem bestimmten Winkel zu beschleunigen, ein Verhalten, das mit der vorhandenen Physik nicht erklärbar schien.
Die Physiker kamen zu dem Schluss, dass es ein unbekanntes Zwischenteilchen geben muss, in das das Beryllium zerfällt, bevor dieses Teilchen dann das Elektronen-Positronen-Paar emittiert. Es wurde berechnet, dass dieses unbekannte "Teilchen X" eine Masse von fast 17 Megaelektronvolt hat, daher der Name X17. (Zum Vergleich: Damit ist X17 etwa 34-mal größer als ein Elektron.)
Die neue Studie fügte weitere Beobachtungen des vorgeschlagenen Partikels hinzu, die beim Zerfall von Heliumatomen beobachtet wurden. Ein ähnlicher Versuchsaufbau zeigte erneut Hinweise auf ein Zwischenpartikel mit effektiv der gleichen Masse. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses vorgeschlagene X17-Teilchen keine Fermion ist - die Art von Teilchen, aus der gewöhnliche Materie besteht -, sondern ein Boson, ein Teilchen, das Energie und manchmal Kräfte trägt. Dies bedeutet, dass X17 eine bisher unbekannte fünfte Kraft vermitteln könnte, die nach Ansicht der Physiker zur Erklärung der Dunklen Materie beitragen könnte. Diese mysteriöse Substanz macht 85% der Materie im Universum aus; Es ist durch die Schwerkraft nachweisbar, interagiert aber nicht mit Licht.
Die meisten Physiker warten jedoch auf unabhängige Messungen, bevor sie die Ergebnisse akzeptieren.
"Ich bin skeptisch. Ich denke, als Experimentator ist das meine natürliche Position, wenn ich so etwas sehe, aber ich denke, es muss untersucht werden", sagte Milner gegenüber Live Science.
Ein Teil der Skepsis entsteht, weil die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) versucht hat, nach dem X17-Partikel zu suchen, und keine Beweise dafür gefunden hat. Angesichts der neuen Erkenntnisse werden wahrscheinlich noch viel mehr Gruppen nach dem Partikel suchen, sagte Milner gegenüber Live Science.
Wenn dies bestätigt wird, könnte die Entdeckung auch eine völlig neue Art der Teilchenphysik eröffnen, sagte Milner gegenüber Live Science. Seit einem halben Jahrhundert haben die Physiker große Fortschritte bei der Definition des Standardmodells erzielt, indem sie sich auf den Hochenergiebereich konzentriert haben, der große internationale Kooperationen und teure Beschleuniger erfordert, um Teilchen mit atemberaubender Geschwindigkeit zusammenzuschlagen. Die neue Arbeit, die mit viel geringeren Energien und Kosten durchgeführt wird, wäre eine völlig neue Richtung für Physiker, nach neuen Teilchen zu suchen.
"Das Standardmodell der Physik ist sehr gut definiert", sagte Milner gegenüber Live Science. "Wenn man darüber hinaus eine neue Interaktion findet, ist das einfach enorm wichtig."
