Vier Kräfte bestimmen laut den bisherigen Erkenntnissen der Wissenschaft das Verhalten von Teilchen und Objekten im Universum: Schwerkraft, schwache und starke Wechselwirkung sowie elektromagnetische Kraft.

Schon länger vermuten Forscher:innen allerdings, dass es da noch einen fünften Mitspieler gibt. Zuletzt hatten 2021 Studien am Genfer Forschungszentrum Cern und im US-amerikanischen Fermilab Hinweise auf eine fünfte Kraft geliefert, jetzt gibt es weitere Erkenntnisse aus den USA.

2021 hatten die Wissenschaftler:innen am US-amerikanischen Teilchenforschungszentrum Fermi National Accelerator Laboratory – kurz Fermilab – Myonen vermessen. Myonen sind Elementarteilchen, die Elektronen relativ ähnlich sind, aber etwa 207-mal mehr Masse aufweisen.

Weil sich die Myonen bei den damaligen Messungen im Fermilab anders verhalten hatten, als man es nach dem Standardmodell der Teilchenphysik vorhersagen würde, entstand der Verdacht, dass eine fünfte, bislang unentdeckte physikalische Kraft auf sie gewirkt hatte.

Jetzt ist es einem Team um Physiker Brendan Casey gelungen, die Messung von 2021 noch einmal deutlich genauer durchzuführen – und den damals ermittelten Wert zu bestätigen. „Wir bestimmen die (Messungen) mit einer besseren Präzision, als es jemals zuvor der Fall war“, so Casey gegenüber BBC News.

Bestätigt ist die Existenz einer fünften physikalischen Kraft damit aber noch lange nicht.

Myonen entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft, im Fermilab werden sie durch einen Teilchenbeschleuniger erzeugt. Die Elementarteilchen reagieren auf starke Magnetfelder, in der Physik wird diese Reaktion über den sogenannten g‑Faktor beschrieben.

Die Reaktionen, die am Fermilab beobachtet wurden, waren vom im Voraus berechneten g‑Faktor deutlich abgewichen – daher der Verdacht auf eine unbekannte Kraft. Zum ersten Mal hatten Wissenschaftler den Widerspruch zwischen Vorhersage und gemessenem Wert bereits 2001 in einem Forschungszentrum in New York beobachtet.

Mittlerweile gibt es allerdings auch andere Theorien, warum die Vorhersage und die Messung der Myonenreaktion nicht übereinstimmen: So könnte beispielsweise die Berechnung des g‑Faktors schlicht nicht mehr zeitgemäß sein.

Zwar hatten Wissenschaftler:innen aus aller Welt erst 2020 ein Paper zu einer besonders genauen Vorhersagemethodik veröffentlicht, mittlerweile gibt es aber neue Berechnungsmethoden, die mit Computersimulation arbeiten. Und anders als bei der 2020 festgelegten Methode stehen diese Vorhersagen kaum noch in Widerspruch zum gemessenen Wert.

Ruth Van de Water, ebenfalls Wissenschaftlerin am Fermilab, arbeitet an entsprechenden Simulationen. Sie geht gegenüber dem Nature-Magazin davon aus, dass alle noch bestehenden Unstimmigkeiten bezüglich der Myonenreaktion „in den nächsten ein oder zwei Jahren“ ausgeräumt werden können.