Die fünfte Kraft

Die Geschichte beginnt dort, wo die menschliche Vorstellungskraft an ihre Grenzen stößt: im Reich der Atomkerne und bei den Kräften, die dort wirken. Es ist eine abstrakte Welt, auf den ersten Blick nur für Experten zugänglich, doch im Grunde ausschlaggebend dafür, wie wir Menschen aufs Universum blicken.

In dieser Welt sehen Physiker zwei große Elementarteilchen­-Sippen am Werk. Zum einen sind da die Bausteine, aus denen die Materie um uns herum besteht. Zu ihr zählen die Quarks, die im Innersten von Atomkernen durcheinanderwabern, und – viel weiter draußen – die Elektronen. 

Gäbe es nur Quarks und Elektronen, wäre das Universum statisch. Eine Welt aus Myriaden winziger Legosteinchen, in der sich nichts bewegt. Denn wie soll ein Elektron merken, dass ein anderes Teilchen in der Nähe ist?

Hier tritt die andere Sippe aufs Parkett, die Botenteilchen oder »Bosonen«. Im Weltbild der Teilchenphysik übermitteln sie die Kräfte zwischen den Partikeln. Begegnen sich zwei Elektronen, tauschen sie blitzschnell ein Boson aus. 

Ein Detektor liefert auffällige Daten, andere nicht: Es ist eine Situation, wie es sie immer wieder gibt in der Physik. Bislang steckte in solchen Fällen fast immer ein Fehler dahinter. Davon gehen die meisten Experten auch bei X17 aus – und sind entsprechend zurückhaltend, wenn es darum geht, das Ergebnis zu überprüfen.

»Sicherlich zehn Labore weltweit könnten das Atomki-Experiment nachvollziehen«, sagt etwa Andreas Zilges von der Universität zu Köln. »Wir selbst könnten es hier im Keller unseres Instituts wohl binnen eines halben Jahrs machen.« Doch er und viele seiner Kollegen glaubten schlicht nicht daran, dass die Ungarn einem echten Phänomen auf der Spur sind – entsprechend habe sich lange Zeit niemand die Mühe gemacht.

Dabei ist es nicht so, dass Forscher wie Zilges der Gruppe aus Osteuropa grundsätzlich misstrauen. Er halte Krasznahorkay und sein Team für integer und kompetent. Eine Einschätzung, die auch andere Experten teilen, mit denen »Spektrum« für diesen Artikel gesprochen hat. »Das heißt aber nicht, dass man automatisch vor Fehlern gefeit ist«, sagt Zilges. Zumal das Experiment, das man sich da vorgenommen habe, einfach enorm knifflig sei.

Bis heute kämpfen Krasznahorkay und sein Team mit denselben Problemen, die schon Kurt Stiebing vor 25 Jahren in Frankfurt hatte: Es ist sehr schwer, die Spuren des mutmaßlichen Teilchens sauber aus dem Chaos des Mikrokosmos herauszufiltern. Man kann immer nur schätzen, wie viele Elektronen und Positronen dort umherflitzen und wie ein Detektor auf sie reagiert. Die Forscher verlassen sich hierzu auf eine CERN-Software namens GEANT. Weichen die darin getroffenen Annahmen nur leicht von der Realität ab, verfälscht das die Datenauswertung.

Krasznahorkay sagt, er und sein Team hätten in den vergangenen Jahren viel Zeit investiert, um diese und andere mögliche Fehlerquellen auszuschließen. An den Daten habe sich dadurch nichts geändert. Im Gegenteil, die Fährte tritt nun deutlicher denn je hervor: Auch bei angeregten Heliumatomkernen fliegen Elektronen und Positronen etwas häufiger unter großen Winkeln auseinander als erwartet, berichteten sie im Herbst 2019. Diesmal haben die »Physical Review Letters« jedoch ausführliche Nachbesserungen erbeten und den Fachaufsatz letztlich abgelehnt.