Fünfte Kraft

In der Physik bezeichnet die fünfte Kraft eine hypothetische fünfte Wechselwirkung neben Gravitation, schwacher, elektromagnetischer und starker Wechselwirkung.

Oft werden damit Kräfte bezeichnet, die wie die Gravitation proportional zur Masse sind (genauer: an den Energie-Impuls-Tensor gekoppelt sind), aber mit wachsendem Abstand schneller als gemäß dem newtonschen Gravitationsgesetz abfallen.^[1]

Diese Hypothese erregte ab 1986 gewisses Interesse, als eine zusammenfassende Auswertung alter Experimente vom Typ des Eötvös-Experiments einen Effekt nahelegte (Ephraim Fischbach und andere)^[2]. Sogar erste Versuche zur Reproduktion des Versuchs gelangen scheinbar, aber mit sensibleren Versuchen wurde in den nächsten Jahren klar, dass der Effekt, falls überhaupt vorhanden, ausgesprochen gering sein musste.

Die Experimente deckten vier Größenskalen ab:

• Laborexperimente mit Gravitationswaagen Abstände im Bereich von 1 bis 10 Metern.
• Schwerkraftmessungen auf Türmen, in Minen und in der Tiefsee für Abstände von einigen 100 bis einigen 1000 Metern.
• die Bahnvermessung von künstlichen Erdsatelliten den Bereich 300 bis 30.000 km.
• die Bahnvermessung der Planetenbahnen Größenordnungen um eine astronomische Einheit.

Ein aktives Forschungsgebiet ist noch der Millimeterbereich^[3] und darunter^[4], in dem Abweichungen vom $\tfrac1{r^2}$–Verhalten zu erwarten wären, wenn einige der von der Stringtheorie vorhergesagten höheren Dimensionen nicht auf die Planck-Länge beschränkt sind, die sogenannte Theorie der großen Extradimensionen^[5].

Literatur

• Allan Franklin: The rise and fall of the fifth force - discovery, pursuit, and justification in modern physics. AIP, New York 1993, ISBN 1-56396-119-9.
• Ephraim Fischbach, et al.: The search for non-Newtonian gravity. Springer, New York 1999, ISBN 0-387-98490-9.

Weblinks

• The Eöt-Wash Group: Laboratory Tests of Gravitational and sub-Gravitational Physics
• Ephraim Fischbach, Carrick Talmadge: Six years of the fifth force. Nature 356, 207 - 215 (19 März 1992) Abstract
• Ephraim Fischbach, Carrick Talmadge: Ten Years of the Fifth Force bei arxiv

Einzelnachweise

1. ↑ Clifford M. Will, The Confrontation between General Relativity and Experiment, Living Rev. Relativity, Volume 9 (2006), online
2. ↑ E. Fischbach, D. Sudarsky, A. Szafer, C. Talmadge, S. H. Aronson, Reanalysis of the Eötvös Experiment, Phys. Rev. Lett. 56, 3−6 (1986)
3. ↑ C.D. Hoyle et al, Sub-millimeter Tests of the Gravitational Inverse-square Law, Phys. Rev. D70, online
4. ↑ J. Chiaverini, S. J. Smullin, A. A. Geraci, D. M. Weld, A. Kapitulnik, New Experimental Constraints on Non-Newtonian Forces below 100 microns, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 151101, online
5. ↑ Nima Arkani-Hamed, Savas Dimopoulos, Gia Dvali, The Hierarchy Problem and New Dimensions at a Millimeter, Phys. Lett. B429 (1998) 263-272, online