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Symbolbild: Weitere Grundkraft im Universum?
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Debrecen (Ungarn) – Vier Grundkräfte sollen unser Universum zusammenhalten, ausdehnen, befeuern – kurz: bestimmen: Schwerkraft, Elektromagnetismus, die starke und die schwache Kernkraft. Doch schon länger sehen einige Wissenschaftler Hinweise für eine weitere, bislang unbekannte physikalische Grundkraft. Weitere Belege dafür haben nun ungarische Physiker vorgestellt.

Wie das Team um Attila Krasznahorkay vom Institut für Nuklearphysik an der Ungarischen Akademie der Wissenschaften aktuell vorab via ArXiv.org berichtet, haben sie die Wirkung einer fünften Kraft anhand von Heliumatomen beobachtet.

Tatsächlich sind es nicht die ersten Beschreibungen der Hinweise auf eine weitere Grundkraft, die die Physiker um Krasznahorkay beschreiben. Schon 2016 wollen sie die Auswirkungen der Kraft, die sie selbst „X17“ nennen, anhand des Isotopenzerfalls von Beryllium beobachtet haben und vermuten seither, dass diese fünfte Grundkraft auch die Fragen rund um die dunkle Materie erklären könnte. Damals untersuchten die Physiker die Art und Weise wie das Isotop Beryllium-8 Licht abgibt, wenn es zerfällt.

In ihren Experimenten 2016 hatten die Forscher dünne Ziele aus Lithium-7 mit Protonen beschossen, wobei sich instabile Beryllium-8-Kerne gebildet hatten, die danach wieder zerfielen und sich in Paare aus Elektronen und Positronen aufspalteten. Laut dem Standardmodell sollte die Anzahl der beobachteten Paare allerdings abfallen, je größer der Winkel zwischen den sich voneinander entfernenden Elektronen und Positronen wird. Beobachten konnten die Physiker allerdings, dass bei etwa 140° die Anzahl der Emissionen plötzlich sprunghaft anstieg, bevor sie dann bei weiterhin anwachsendem Winkel wieder sank. Laut den Autoren war und ist dieser Anstieg groß genug, dass die instabilen Beryllium-8-Kerne ihre überschüssige Energie in Form eines neuen Partikels abgeben, der dann aber selbst wieder in ein Elektronen-Positronen-Paar zerfalle. Krasznahorkay und seine Kollegen haben die Masse dieses Teilchens damals mit etwa 17 Megaelektronvolt (MeV) berechnet (…GreWi berichtete) und schon damals angekündigt, ihre Experimente und Untersuchungen fortzuführen.

In der Konsequenz hätten die Physiker damit nicht nur einfach ein weiteres Elementarteilchen unter vielen, sondern ein leichtes sogenanntes Boson entdeckt, das nur 33-34 mal schwerer wäre als ein Elektron. Drei der vier bekannten Grundkräfte werden von bekannten Trägerteilchen vermittelt, den sogenannten Eichbosonen. Lediglich das Boson der Gravitation (Schwerkraft), das Physiker als „Graviton“ bezeichnen, wurde bislang noch nicht entdeckt bzw. seine Existenz tatsächlich nachgewiesen.

Das von Krasznahorkay beschriebene Boson könne aber kein Trägerteilchen der bekannten vier Grundkräfte sein, da es mit einer Masse von nur 17 Megaelektronenvolt 33-34 mal schwerer als ein Elektron wäre und eine extrem geringe Lebensdauer aufweist.

Doch welche Grundkraft könnte das beobachtete Boson dann „tragen“? Krasznahorkays Team zeigt sich zuversichtlich auch mit seinen fortgesetzten und jetzt via ArXiv.org veröffentlichten Untersuchungen weitere Belege dafür gefunden zu haben, dass es sich um das Trägerteilchen einer weiteren, bislang unbekannten – eben einer fünften Grundkraft handelt.

Statt weiterhin mit Beryllium-8-Isotopen zu arbeiten, haben sich die Physiker in ihren neuen Experimenten Heliumkernen angenommen. Ähnlich wie in ihren früheren Experimenten beobachteten sie auch hier die Trennung von Elektronen- und Positronenpaaren in einem nicht mit bisherigen Modellen vorhergesehenen Winkel von annähernd 115 Grad. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch der Heliumkern ein kurzlebiges „X17“-Boson erzeugt haben könnte.

Sollten sich die Beobachtungen und Schlussfolgerungen der ungarischen Physiker erhärten und sich bestätigen, dass das Boson mit Neutronen interagiert, würde dies tatsächlich auf eine weitere Grundkraft hindeuten. Zugleich könnte das Teilchen dann auch eine Erklärung für die sogenannte Dunkle Materie liefern.

Quelle: ArXiv.org

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