Die fünfte Kraft der Natur: Die außergewöhnliche wissenschaftliche Entdeckung, die uns ihr näher bringt

Alle Energien, die wir täglich erleben, lassen sich in vier Kategorien einteilen: Schwerkraft, Elektromagnetismus und schwache und starke Kernkräfte. Diese vier Grundkräfte bestimmen die Wechselwirkungen aller Materie und Teilchen im gesamten Universum.

Die Entdeckung wurde in den Anlagen von Fermilab, einem amerikanischen Teilchenbeschleuniger, gemacht. Sie arbeiteten an einer 2021 von Fermilab veröffentlichten Studie, die auf die mögliche Existenz einer fünften Kraft im Universum hinwies.

Seitdem hat das Forscherteam weitere Daten gesammelt und den Unsicherheitsfaktor nach eigenen Angaben etwas verringert: „Wir erkunden wirklich Neuland. Wir ermitteln die Messwerte viel präziser als bisher.“

In einem Experiment mit dem wunderbaren Namen „g minus zwei (g-2)“, Die Forscher beschleunigten subatomare Teilchen, sogenannte Myonen, etwa 1.000 Mal um einen Ring von 50 Fuß Durchmesser.Bei Geschwindigkeiten nahe dem Licht.

Unter dem Einfluss einer neuen Naturgewalt entdeckten die Forscher, dass sich Myonen auf eine Weise verhalten, die mit der aktuellen Theorie, dem sogenannten Standardmodell, nicht erklärt werden kann.

Obwohl die Beweise substanziell sind, sagt das Fermilab-Team, dass sie keine schlüssigen Beweise haben.

Die Forscher hoffen, dass sie in ein bis zwei Jahren über alle benötigten Informationen verfügen und die theoretische Unsicherheit verringert sein wird und sie ihr Ziel erreichen können.

Ein konkurrierendes Team in Europa, das mit dem Large Hadron Collider (LHC) arbeitet, hofft, das Ziel bald zu erreichen.

Mitesh Patel vom Imperial College London ist einer von Tausenden Physikern am LHC, die versuchen, Fehler im Standardmodell zu finden. Dies teilte er der Nachrichtenagentur BBC mit Wer als Erster experimentelle Ergebnisse findet, die dem Standardmodell widersprechen, wird einen der wichtigsten Meilensteine ​​der Physik aller Zeiten erreichen.

„Verhalten zu messen, das nicht mit den Vorhersagen des Standardmodells übereinstimmt, ist der Heilige Gral der Teilchenphysik. Da das Standardmodell seit mehr als 50 Jahren durch experimentelle Tests bestätigt wird, ist dies der Startschuss für eine Revolution in unserem Verständnis.“

Fermilab sagt, ihre nächste Ergebnisreihe sei ein „Spitzenschnittpunkt“ zwischen Theorie und Experiment, der zu neuen Teilchen oder Kräften führen könnte.

Aber was ist das Standardmodell und warum besteht so großes Interesse an experimentellen Ergebnissen, die nicht mit seinen Vorhersagen übereinstimmen?

Alles in unserer Welt besteht aus Atomen, also noch kleineren Teilchen.. Diese wirken zusammen und bilden die vier Naturkräfte: Elektrizität und Magnetismus (Elektromagnetismus), die beiden Kernkräfte und die Schwerkraft.

Das Standardmodell sagt sein Verhalten voraus, und zwar seit 50 Jahren ohne Fehler..

Myonen ähneln Elektronen, kreisen um Atome und sind für elektrische Ströme verantwortlich, aber sie sind 200-mal größer.

Im Experiment wurden starke supraleitende Magnete verwendet, um die Myonen zu erschüttern.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Myonen laut Standardmodell schneller wackelten.

Professor Graziano Venanzoni von der Universität Liverpool – und einer der leitenden Forscher des Projekts – sagte gegenüber BBC News, dass dies an einer neuen, unbekannten Kraft liegen könnte.

„Wir glauben, dass es möglicherweise eine andere Kraft gibt, von der wir noch nichts wissen, aber sie sollte wichtig sein, weil sie uns etwas Neues über das Universum verrät.“

Sollte sich dies bestätigen, wäre dies einer der wichtigsten wissenschaftlichen Meilensteine ​​der letzten 100 Jahre seit Einsteins Relativitätstheorie. Dies liegt daran, dass die fünfte Kraft und alle damit verbundenen Teilchen nicht im Standardmodell der Teilchenphysik enthalten sind.

Da die aktuelle Theorie nicht alles vollständig erklärt, was Astronomen im Weltraum sehen, wissen Forscher, dass es etwas gibt, das sie als „Physik jenseits des Standardmodells“ bezeichnen.

Eines der noch ungeklärten Phänomene ist, dass sich Galaxien nach dem Urknall weiter zurückzogen, anstatt sich zu verlangsamen. Wissenschaftler sagen, dass die Beschleunigung von einer unbekannten Kraft namens Dunkler Energie angetrieben wird.

Galaxien rotieren auch viel schneller als sie. Forscher glauben, dass dies durch unsichtbare Teilchen namens Dunkle Materie verursacht wird, die im Standardmodell nicht berücksichtigt werden.

Die Ergebnisse einer aktuellen Studie wurden veröffentlicht Journal Physical Review Letters.

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