Ist es möglich, dass es eine 5. Kraft gibt oder ist bewiesen, dass es keine andere Kraft gibt?

Allgemein betrachten wir eine Kraft als fundamental, wenn sie durch ein fundamentales Teilchen vermittelt wird. Beispielsweise wird die EM-Kraft durch Photonen vermittelt, die starke Kraft durch Gluonen und die schwache Kraft durch$W$Und$Z$Partikel. Wir haben keine Quantentheorie der Gravitationskraft, aber wir schließen sie im Allgemeinen in die fundamentalen Kräfte ein, weil wir keinen Grund haben, dies nicht zu tun (obwohl es regelmäßig Hinweise gibt, dass die Schwerkraft eine entstehende Kraft und keine fundamentale ist).

Zufällig gibt es eine fünfte Kraft, die durch das Higgs-Boson vermittelt wird , obwohl es wohl etwas pedantisch ist, diese als fundamentale Kraft zu beschreiben.

Jedenfalls würden zusätzliche Kräfte neue fundamentale Teilchen erfordern, um sie zu vermitteln. Zum jetzigen Zeitpunkt haben wir keine Beweise für Teilchen, die über die durch das Standardmodell beschriebenen hinausgehen, also gibt es zum jetzigen Zeitpunkt keine Beweise für eine fünfte fundamentale Kraft. Es gibt jedoch auch keine Beweise dafür, dass zusätzliche Teilchen nicht existieren können, also gibt es auch keine Beweise dafür, dass zusätzliche Kräfte nicht existieren können.

Die wissenschaftlichen Medien sind voll von Vorschlägen für fünfte Kräfte – erst vor kurzem – und das Googeln wird kein Ende von Kandidaten finden. Alle offensichtlichen Entdeckungen einer fünften Kraft haben sich jedoch bisher als unbegründet erwiesen.

Die Idee eines$5^{th}$Kraft gibt es schon eine Weile. E. Fishbach hat dies in den 1980er Jahren in großem Umfang behauptet, was nie geklappt hat. Wie John Rennie betont, könnten wir das Higgs-Feld als fünfte Kraft betrachten. Tatsächlich ergibt das quartische Potential des Higgs-Feldes einen ähnlichen Lagrange-Term wie$(A\wedge A)^2$Begriff im Lagrange für ein Yang-Mills-Pegelfeld. Das Feld ist jedoch ein Spin-0-Skalarfeld und kein Vektor- oder chirales Feld mit Spin-1.

Die Suche nach einer fünften Streitmacht oder vielleicht einer Gruppe zusätzlicher Streitkräfte hat eine gewisse Grundlage. Erstens gibt es kein „No-Go-Theorem“, das besagt, dass eine solche Kraft nicht existieren kann. Die andere ist, dass es bei dunkler Materie möglicherweise einen Bereich der Physik mit Fermionen und Eichbosonen gibt, die sich völlig von denen unterscheiden, die wir verstehen. Die Gravitation ist universell und wird daher aufgrund des/der Äquivalenzprinzip(s) mit der Schwerkraft interagieren. Das Äquivalenzprinzip der Gravitation kann auf die universelle Natur von Quantenverschränkungen zurückzuführen sein. Wenn dem so ist, sollte es einen „Haken“ geben, der diesen Bereich der Physik mit unserem eigenen verbindet. Die Eichbosonen und vielleicht ihre Fermionen können mit Materie interagieren, die wir als Ergebnis verstehen.

Diese Vorstellung von Dunkler Materie steht im Gegensatz zur supersymmetrischen Phänomenologie, die Dunkle Materie an Superpartner bekannter Teilchen bindet. Das Standardmodell dieser Art ist das Neutralino, das ein Kondensat aus Photonino, Zino und Higgsino ist. Diese Form der Dunklen Materie sollte durch die schwache Wechselwirkung interagieren und sind die WIMPS. Die Suche nach WIMPS war jedoch null und die LHC-Suche nach supersymmetrischen Teilchen mit geringer Masse verlief bisher leer. Mit dem LUX-Zeplin, der in ein paar Jahren auf den Markt kommt, geht die Suche nach DM weiter. Die supersymmetrische Phänomenologie bei GeV-TeV-Energie scheint jedoch in Gefahr zu sein, zerstört zu werden.

Kürzlich ist ein Artikel erschienen, der einen anomalen Kernübergang anhand eines Eichbosons interpretiert, das sich von bekannten Kräften unterscheidet. Dieses Eichboson füllt a$17MeV$Energielücke als vermutetes Eichboson dieser Masse. Dies tritt aus einer internen Paarbildung auf$^8Be$. Beryllium hat zwei angeregte Zustände über einem Grundzustand von$18.14MeV$Und$17.64MeV$. Diese angeregten Zustände haben alle Spin-1 und gehen in den Grundzustand von Spin-0 über. Dieser Bahndrehimpuls in einer P-Welle erzeugt ein Photon mit$s~=~1$. Dieser Prozess kann bei der Herstellung von an auftreten$e-e^+$Paar aus einem virtuellen Photon im Kern. Dieser Prozess aufgrund eines Off-Shell-Photons hat einen anomalen Winkel zwischen ihnen. Der$dN/d\theta$sollte in Bezug auf ablehnen$\theta$. Diese Anomalie kann mit einem zusätzlichen massiven Spin = 1 Teilchen oder einem unbekannten Eichboson gerechnet werden. Allerdings gibt es eine Beule in diesen Daten bei$\theta~\in~(120^o.~140^o)$die Autoren zitiert nach innen$6.5$Sigma. Diese Daten sind also nicht einfach von der Hand zu weisen. Dieser Prozess wird als Protophobie bezeichnet, da er kein Proton produziert, in das der Kern zerfällt$^7Li$.

In dieser Phase ist dies etwas, das Sie im Auge behalten sollten. Ich würde nicht sagen, dass der Fall für ein Boson der fünften Stärke vollständig geklärt ist. Diese Experimente müssen erweitert werden, um zu sehen, ob es andere solche Kernprozesse mit anderen Nukleonen gibt. Es ist durchaus möglich, dass es hier eine fünfte Kraft gibt. Es könnte auch sein, dass etwas mit unserem Verständnis der Kernphysik nicht stimmt. Es ist so, dass viele große Entdeckungen nicht mit einem „Heureka“-Rufen kommen, sondern mit einem Gemurmel von „na, das ist lustig“. Die Natur könnte also Überraschungen im Ärmel haben.