Spekulationen um neue Naturkraft

Ein Experiment bei einem US-Teilchenbeschleuniger hat Spekulationen über eine neue Naturkraft ausgelöst. Atomphysiker am Forschungszentrum Fermilab haben bei Beschleunigungsversuchen nach eigenen Angaben ungewöhnliche Werte gemessen. Was sie bedeuten, lässt sich noch nicht genau sagen.

«Es könnten statistische Schwankungen sein oder Simulationsprobleme, die wir korrigieren müssen», räumte Physiker Rob Roser vom Fermilab in einem Telefonat mit der Nachrichtenagentur dpa ein. Möglich sei aber auch, dass hinter den Werten eine «massive Kraft steckt, die das derzeitige Modell von der Teilchenphysik sprengen würde». Derzeit sind vier Naturkräfte bekannt: Kernkraft, elektromagnetische Kraft, schwache Kraft und Schwerkraft.

Größte Entdeckung seit Jahrzehnten

Die Existenz einer neuen Kraft wäre eine der größten physikalischen Entdeckungen seit Jahrzehnten, sagen die Fachleute. Aber noch fehlt jeder Nachweis. Die Teams am Fermilab-Teilchenbeschleuniger Tevatron in Batavia bei Chicago hoffen laut Roser, ihr Datenvolumen bis zum frühen Sommer verdoppeln zu können. «Wissenschaftlich akzeptiert wird ein Ergebnis aber erst dann, wenn es sich von anderen reproduzieren lässt», betonte der deutsche Kernphysiker Jens Dilling. Er ist Leiter der Kernphysik an der Triumf Universität in Vancouver und stellvertretender wissenschaftlicher Direktor des kanadischen Nationallabors für Teilchen- und Atomphysik.

Im Tevatron werden Atomteilchen, die Protonen, und ihre Gegenstücke, die Antiprotonen, mit hoher Geschwindigkeit aufeinander geschossen. Dabei entstehen neue Teilchen. Bereits im Frühjahr vergangenen Jahres fiel auf, dass ein Experiment mehr Partikel einer bestimmten Art produziert als erwartet.

Eher eine neue Naturkraft

Die mysteriöse Beule in der Messkurve könnte ein Hinweis auf ein neues Teilchen im Standardmodell der Physiker sein, eher aber noch eine neue Kraft der Natur, schreibt das Fermilab auf seiner Internetseite. Die von Roser und Kollegen gemessene Abweichung ist aber noch zu klein, um in der Gemeinde der Physiker als sichere Entdeckung eines neuen Teilchens oder einer neuen Kraft zu gelten. «Ihr Effekt von 3,2 Sigma ist statistisch relativ schwach. Typischerweise würde man eine 5-Sigma-Abweichung abwarten, bevor man sein Ergebnis veröffentlicht», sagte Dilling der dpa. Mit diesen Daten habe das Ergebnis «eigentlich noch nicht genug Aussagekraft».

Nach seinen Informationen sind die ungewöhnlichen Messwerte auf den Tevatron-Beschleuniger beschränkt und wiederholen sich beim «Schwester-Experiment», dem d0(dNull)-Beschleuniger von Fermilab, bisher nicht. Pech für die Forscher in Batavia ist, dass das Forschungszentrum im September geschlossen wird. Die US-Regierung hatte ihm schon 2010 das Aus erklärt. «Am Ende eines Programms kommen oft überraschende Abweichungen zutage, weil man auf mehr Daten schaut als je zuvor», sagte Roser.

Arbeit eingereicht

Das Forscherteam hat seine Arbeit beim Fachjournal «Physical Review Letters» eingereicht. Sie ist aber noch nicht veröffentlicht und damit nicht von unabhängigen Experten überprüft worden.

Auch Physiker am Teilchenforschungszentrum Cern in Genf haben bereits – wie in der Wissenschaft üblich – damit begonnen, ihre älteren Messdaten auf dieses Phänomen zu durchsuchen. Beschleuniger produzieren unzählige Datenmengen, die jedoch nicht alle ausgewertet werden können. «Wir sehen gerade in unsere Daten rein und prüfen, ob dort auch so etwas auftaucht», sagte Prof. Johannes Haller von der Universität Hamburg, der Cern-Daten auswertet.

Es gebe immer mal wieder solche ungewöhnlichen Messergebnisse. Die letzte aus solchen Messdaten folgende, wichtige Entdeckung sei 1995 das Top-Quark gewesen – auch am Fermilab. Erst in ein bis zwei Monaten lasse sich sagen, ob die Fermilab-Forscher wirklich etwas neues Bedeutendes entdeckt haben.