Gelegentlich haben Physiker die Existenz einer fünften Kraft zusätzlich zu den vier bekannten grundsätzlichen Kräften verlangt. Wie man allgemein glaubt, hat die Kraft grob die Kraft des Ernstes (d. h. es ist viel schwächer als Elektromagnetismus oder die Kernkräfte), und eine Reihe überall von weniger als einem Millimeter bis kosmologische Skalen zu haben.

Die Idee ist schwierig zu prüfen, weil Ernst solch eine schwache Kraft ist: Die Gravitationswechselwirkung zwischen zwei Gegenständen ist nur bedeutend, wenn man eine große Masse hat. Deshalb bringt es sehr genaue Ausrüstung, um Gravitationswechselwirkungen zwischen Gegenständen zu messen, die im Vergleich zur Erde klein sind. Dennoch gegen Ende der 1980er Jahre wurde eine fünfte Kraft, auf Selbstverwaltungsskalen (d. h. mit einer Reihe von ungefähr 100 Metern) funktionierend, von Forschern berichtet (Fischbach u. a.), die Ergebnisse von Loránd Eötvös von früher im Jahrhundert neu darlegten. Wie man glaubte, wurde die Kraft mit der Hyperanklage verbunden. Im Laufe mehrerer Jahre haben andere Experimente gescheitert, dieses Ergebnis zu kopieren.

Theorie und Experiment

Es gibt mindestens drei Arten von Suchen, die übernommen werden können, die von der Art der Kraft abhängen, die und seiner Reihe wird betrachtet.

Ein Weg ist, nach einer fünften Kraft mit Tests des starken Gleichwertigkeitsgrundsatzes zu suchen: Das ist einer der stärksten Tests der Theorie von Einstein des Ernstes, allgemeiner Relativität. Alternative Theorien des Ernstes, wie Theorie der Kleie-Dicke, haben eine fünfte Kraft vielleicht mit der unendlichen Reihe. Das ist, weil Gravitationswechselwirkungen, in Theorien außer der allgemeinen Relativität, Grade der Freiheit außer dem "metrischen" haben, das die Krümmung des Raums diktiert, und verschiedene Arten von Graden der Freiheit verschiedene Effekten erzeugen. Zum Beispiel kann ein Skalarfeld nicht das Verbiegen von leichten Strahlen erzeugen. Die fünfte Kraft würde sich in einer Wirkung auf Sonnensystembahnen, genannt die Wirkung von Nordtvedt äußern. Das wird mit dem sich Erstreckenden Mondlaserexperiment und der sehr langen Grundlinie interferometry geprüft.

Eine andere Art der fünften Kraft, die in der Theorie von Kaluza-Klein entsteht, wo das Weltall Extradimensionen, oder im Superernst oder der Schnur-Theorie hat, ist die Kraft von Yukawa, die durch ein leichtes Skalarfeld übersandt wird (d. h. ein Skalarfeld mit einer langen Wellenlänge von Compton, die die Reihe bestimmt). Das hat viel neues Interesse als eine Theorie von supersymmetrischen großen Extradimensionsdimensionen mit der Größe ein bisschen veranlasst weniger als ein Millimeter - hat eine experimentelle Anstrengung veranlasst, Ernst auf diesen sehr kleinen Skalen zu prüfen. Das verlangt äußerst empfindliche Experimente, die nach einer Abweichung aus dem umgekehrten Quadratgesetz des Ernstes mehr als eine Reihe von Entfernungen suchen. Im Wesentlichen suchen sie nach Zeichen, dass die Wechselwirkung von Yukawa in nach einer bestimmten Länge tritt.

Australische Forscher, versuchend, die Gravitationskonstante tief in einer Mine-Welle zu messen, haben eine Diskrepanz zwischen dem vorausgesagten und gemessenen Wert mit dem gemessenen Wert gefunden, der zu kleine zwei Prozent ist. Sie haben beschlossen, dass die Ergebnisse durch eine abstoßende fünfte Kraft mit einer Reihe von einigen Zentimeter bis einen Kilometer erklärt werden können. Ähnliche Experimente sind an Bord ein Unterseeboot (Vereinigte Staaten Schiff Dolphin (AGSS-555)), während tief untergetaucht, ausgeführt worden. Ein weiteres Experiment, das die Gravitationskonstante in einem tiefen Bohrloch in der Eiskappe von Grönland misst, hat Diskrepanzen von einigem Prozent gefunden, aber es war nicht möglich, eine geologische Quelle für das beobachtete Signal zu beseitigen.

Einige Experimente haben See und einen 320-M-Hochturm verwendet Eine umfassende Rezension hat darauf hingewiesen, dass es keine zwingenden Beweise für die fünfte Kraft gibt, obwohl Wissenschaftler danach noch suchen. Der Artikel von Fishbach wurde 1992 geschrieben, und seitdem sind andere Beweise ans Licht gekommen, der eine 5. Kraft anzeigen kann.

Die obengenannten Experimente suchen nach einer fünften Kraft d. h. wie Ernst, der der Zusammensetzung eines Gegenstands unabhängig ist, so erfahren alle Gegenstände die Kraft im Verhältnis zu ihren Massen. Kräfte, die von der Zusammensetzung eines Gegenstands abhängen, können durch Drehwaage-Experimente eines von Loránd Eötvös erfundenen Typs sehr empfindlich geprüft werden. Solche Kräfte, können zum Beispiel, auf dem Verhältnis von Protonen zu Neutronen in einem Atomkern oder dem Verhältnisbetrag von verschiedenen Arten der Bindungsenergie in einem Kern abhängen (sieh die halbempirische Massenformel). Suchen sind von sehr kurzen Reihen, zu Selbstverwaltungsskalen, zur Skala der Erde, der Sonne und dunklen Sache am Zentrum der Milchstraße getan worden.

Andere Wechselwirkungen

Einige Physiker denken, dass die Theorie von Einstein des Ernstes wird modifiziert werden müssen, nicht an kleinen Skalen, aber in großen Entfernungen, oder, gleichwertig, kleinen Beschleunigungen. Sie weisen darauf hin, dass dunkle Sache, dunkle Energie und sogar die Pionieranomalie durch das Standardmodell der Partikel-Physik unerklärt ist und dass etwas Modifizierung des Ernstes darauf hinweist, vielleicht aus der Modifizierten Newtonischen Dynamik oder dem holografischen Grundsatz entstehend. Das ist von herkömmlichen Ideen von einer fünften Kraft im Wesentlichen verschieden, weil es stärker hinsichtlich des Ernstes in längeren Entfernungen wächst. Die meisten Physiker denken jedoch, dass dunkle Sache und dunkle Energie nicht ad-hoc-sind, aber durch eine Vielzahl von Ergänzungsbeobachtungen unterstützt und durch ein sehr einfaches Modell beschrieben werden.

Am 6. April 2011 gab es eine mögliche Entdeckung am Tevatron von Fermilab, der, gemäß Physikern, die ganze hohe Energiephysik umgestalten konnte. Die Möglichkeit, die schwer erfassbare 'fünfte Kraft' zu entdecken, basiert auf 4.3 Gegenteil femtobarns Daten. Die CDF Kollaboration wird die Analyse mit mindestens doppelt so viel Daten wiederholen, um zu sehen, ob die Beule mehr oder weniger ausgesprochen wird. Andere Experimente, einschließlich DZero und der LHC-Experimente, werden nach einer Partikel von ungefähr 140 GeV/c2 in ihren Daten ebenso suchen.

Siehe auch

• Außer dem Standardmodell
• Modifizierter Ernst
• Modifizierte Newtonische Dynamik
• Kompliziertes System
• Dunkle Energie
• Metrische Vergrößerung des Raums
• Selbstorganisation
• Quintessenz (Physik)
• Graviphoton