Wie interagieren Objekte miteinander und untereinander? Was hält unsere Welt und unser Universum zusammen? Die Physik kommt zwar weiterhin nicht um das Genie Albert Einstein und seine Theorie vom Schwarzen Loch sowie seine anderen Theorien wie die Quantenverschränkung umher, doch gibt es noch viele weitere Fragen, die offen sind.
Im Moment sind die Blicke auf die Grundkräfte der Physik gerichtet. Diese dienen dazu, um die für unser menschliches Gehirn schwer verständlichen und visualisierenden Realitäten begreifen zu können. Anhand dieser Naturkräfte lassen sich alle physischen Phänomene, sowohl auf der Erde als auch im Weltall beschreiben und erklären.
Es gibt vier solcher fundamentalen Wechselwirkungen: Zum einen die für die gegenseitige Anziehung von Massen verantwortliche Gravitation, der wir es verdanken, mit den Füßen auf dem Boden zu stehen. Dann den die Atome zu Molekülen bindenden Elektromagnetismus. Und schließlich die für den Zusammenhalt der Protonen im Atomkern sorgende starke Wechselwirkung sowie die für Teilchenzerfälle verantwortliche schwache Wechselwirkung.
Doch dann gibt es auch immer wieder Erscheinungen und Phänomene, die sich anhand der vier Grundkräfte einfach nicht physikalisch erklären lassen. Es fehlt etwas. Daher die – wenn auch noch unbegründete – Annahme zahlreicher Wissenschaftler, es könnte noch eine fünfte Kraft mit im Spiel sein. Auch wenn die Jagd nach der zwar noch nicht nachgewiesenen, doch laut Berechnungen auf an die 80 Prozent der Masse des Universums geschätzten Dunklen Materie bisher noch erfolglos geblieben ist.
Eine Entdeckung weitab des Standardmodells
Wissenschaftler des Instituts für Nuklearphysik an der Ungarischen Akademie der Wissenschaften glauben, jetzt neue und handfestere Beweise gefunden zu haben. Sie hatten schon 2015 erstaunliche Ergebnisse gemeldet. Damals untersuchten die Physiker des Instituts die Art und Weise wie das Isotop Beryllium-8 Licht abgibt, wenn es zerfällt. Ihre Studien rund um dieses chemische Element zielten darauf ab, zu verstehen, wie Kernfusion in den Sternen neue Elemente bildet. Sie waren auf der Suche nach hypothetischen Dunklen Photonen als Hauptträger der Dunklen Materie. Doch die haben sie letztendlich nicht gefunden.
Sie stellten nur fest, dass dieser Zerfall von Beryllium-8 nicht die erwarteten Lichtemissionen verursachte. Laut dem Standardmodell sollte die Anzahl der beobachteten Paare aus Elektronen und Positronen beim Zerfall des Atoms mit zunehmendem Winkel zwischen den sich voneinander entfernenden Elektronen und Positronen abnehmen. Stattdessen stellten sie fest, dass sie sich zwar in einem bestimmten Winkel voneinander entfernten, sich jedoch bei etwa 140 Grad unerwartet vermehrten und so einen jähen Emissionsanstieg bildeten, bevor sie dann bei weiterhin anwachsendem Winkel wieder abnahmen.
Das Boson X17
Wenn sich damals auch zahlreiche Experten dem beobachteten Phänomen gegenüber skeptisch zeigten, so scheinen die erhaltenen Ergebnisse doch kein reines Zufallsprodukt gewesen zu sein. Tatsächlich sind neue Forschungen und Experimente 2019 jetzt zu denselben Beobachtungen gekommen. Diesmal mit einem Heliumisotop mit ähnlichen Charakteristiken wie das damals untersuchte Beryllium-8. Diese Ergebnisse sind in einem Artikel zusammengestellt worden und warten jetzt nur noch auf ihre Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift.
Doch was bedeutet das nun? Das Forscherteam ist der Meinung, dass durch den Energieüberschuss zwischen den einzelnen Komponenten beim Zerfall eines Atoms ein neues noch unbekanntes Teilchen entstehe, das dann seinerseits praktisch direkt wieder in ein Elektronen-Positronen-Paar zerfalle. Das hypothetische Teilchen nannten die Forscher X17, weil seine Masse ungefähr 17 Megaelektronenvolt betragen soll, d. h. das 34-fache eines Elektrons. X17 wurde letzten Endes als protophobes Boson X bezeichnet, angesichts der Tatsache, dass Bosonen Teilchen sind, die Kräfte übertragen können. Die Wirkung von X17 soll auf mikroskopische Entfernungen hin spürbar sein, die nicht viel größer sind als die des Atomkerns.
Sollten weitere Forschungen und Experimente die Ergebnisse und Schlussfolgerungen der ungarischen Physiker bestätigen und zeigen, dass es dieses hypothetische Teilchen tatsächlich gibt, werden die Physiker weltweit die Wechselwirkungen zwischen den vier Kräften überdenken und eine fünfte Grundkraft miteinbeziehen müssen.
