Fünfte Kraft – einfach erklärt

Begriff und mögliche Eigenschaften

Die fünfte Kraft ist in der Physik eine hypothetische, also bisher nicht gesicherte, Wechselwirkung zusätzlich zu den vier bekannten Grundwechselwirkungen: Gravitation, schwacher, elektromagnetischer und starker Wechselwirkung.

Häufig bezeichnet der Ausdruck Kräfte, die ähnlich wie die Gravitation an die Masse gekoppelt sind – genauer an den Energie-Impuls-Tensor, der Energie und Impuls eines Systems beschreibt. Anders als die newtonsche Gravitation würden sie mit zunehmendem Abstand jedoch schneller schwächer werden. Die newtonsche Gravitationskraft folgt einem Abstandsgesetz von 1/r².

Experimentelle Suche

Ab 1986 erhielt die Hypothese Aufmerksamkeit: Ephraim Fischbach und andere werteten ältere Experimente vom Typ des Eötvös-Experiments zusammenfassend aus und fanden dabei einen möglichen Effekt. Erste Wiederholungsversuche schienen ihn zunächst zu bestätigen. Empfindlichere Messungen zeigten in den folgenden Jahren jedoch, dass ein solcher Effekt – falls er überhaupt existiert – äußerst klein sein müsste.

Nach Abweichungen vom newtonschen Gravitationsgesetz wurde auf mehreren Entfernungsskalen gesucht:

Planetenbahnen: etwa 1 astronomische Einheit
Satellitenbahnen: 300 bis 30.000 km
Schwerkraftmessungen auf Türmen, in Minen und in der Tiefsee: einige 100 bis einige 1000 m
Laborexperimente mit Gravitationswaagen: 1 bis 10 m

Millimeterbereich und X17

Ein weiterhin aktives Forschungsgebiet sind Abstände im Millimeterbereich und darunter. Dort könnten Abweichungen vom 1/r²-Verhalten auftreten, falls einige von der Stringtheorie vorhergesagte höhere Dimensionen nicht auf die Planck-Länge beschränkt sind. Dieser Ansatz heißt Theorie der großen Extradimensionen.

Als möglichen Hinweis auf eine fünfte Kraft schlug die Gruppe um den ungarischen Physiker Attila Krasznahorkay das X17-Teilchen vor. Es soll ein X-Boson mit einer Masse von etwa 17 MeV/c² sein. Diese Deutung ist jedoch umstritten: Es wurden Skepsis und mögliche Messfehler genannt.