In een Hongaars laboratorium is misschien iets waargenomen dat duidt op het bestaan van een vijfde natuurkracht..

Natuurkundige Attila Krasznahorkai van het Atomski-instituut voor kernonderzoek in Hongarije en collega’s hebben jarenlang het radioactief verval bestudeerd van het instabiele isotoop beryllium-8. In 2016 publiceerden ze over een vreemd resultaat, waarbij ze suggereerden dat een nog onbekend deeltje hiervoor verantwoordelijk zou kunnen zijn.

Nu hebben dezelfde onderzoekers een tweede anomalie gevonden. Deze keer ging het om een energieovergang bij een heliumkern in aangeslagen toestand. De onderzoekers suggereren dat hetzelfde deeltje hiervoor verantwoordelijk was.

'Xenotransplantaties gaan voor een revolutie in de geneeskunde zorgen'
LEES OOK
'Xenotransplantaties gaan voor een revolutie in de geneeskunde zorgen'

Ze berekenden dat het nieuwe deeltje een massa moet hebben van rond de 17 megaelektronvolt. Daarmee zou het ongeveer 33 keer zo zwaar zijn als een elektron. Vanwege deze massa hebben ze het deeltje X17 gedoopt.

Deeltje en antideeltje

Het deeltje lijkt energie met zich mee te dragen die afkomstig is uit de atoomkern. Vervolgens vervalt het naar een elektron en een positron. Dit deeltje-antideeltje-paar kunnen de onderzoekers waarnemen.

De gangbare natuurkunde voorspelt dat het elektron en het positron in grofweg dezelfde richting worden uitgezonden. Maar in het beryllium-8-experiment maakten de paden van de deeltjes een hoek van 135 graden met elkaar. Bij het nieuwe heliumresultaat is die hoek 115 graden.

Het verschil is van belang omdat de heliumovergangen plaatsvinden bij een hogere energie dan die bij beryllium. En hoe hoger de energie, des te kleiner de verwachte hoek tussen deeltje en antideeltje.

‘Wauw’

‘Als deze resultaten het gevolg zijn van een nieuw deeltje, dan is dit precies wat je zou verwachten’, zegt theoretisch natuurkundige Jonathan Feng van de Universiteit van Californië te Irvine. Hij onderzocht de oorspronkelijke claim van Krasznahorkai en zijn team in 2016.

Feng stelde destijds voor dat het X17-deeltje alleen interactie heeft met neutronen. Anders zou het namelijk al eerder zijn gezien in labexperimenten. Maar als dit inderdaad het geval is, kan het nieuwe deeltje geen gebruikmaken van een bekende natuurkracht. In plaats daarvan moet het interactie hebben via een kracht die niet de zwaartekracht, de elektromagnetische kracht of een van de twee kernkrachten is.

Volgens Feng ondersteunen de nieuwe resultaten de eerste en beginnen mensen enthousiast te worden. ‘Ik heb een mailtje naar mijn teamleden gestuurd met de link naar dit onderzoek en maar één woord: wauw.’

Opnieuw op zoek

Krasznahorkai wil nu dat andere, onafhankelijke onderzoeksgroepen op zoek gaan naar het nieuwe deeltje. ‘Als wordt bevestigd dat het bestaat, opent dat nieuwe wegen binnen de deeltjesfysica’, zegt hij.

Maar die onafhankelijke bevestiging is er nog niet. Het experiment NA64 van het Europese deeltjesinstituut CERN (zie de foto boven dit bericht) zocht in 2017 en 2018 naar bewijs voor X17. Tot dusver zonder resultaat, maar Sergei Gninenko, woordvoerder voor het experiment, vertelde New Scientist dat de zoektocht ook niet heeft uitgesloten dat het deeltje bestaat. In het licht van het nieuwe resultaat zal NA64 dan ook opnieuw op zoek gaan naar X17.

Het Positron Annihilation into Dark Matter Experiment (PADME) in de Italiaanse stad Frascati is ook op jacht naar X17. Onderzoekers daar hebben dit jaar data verzameld en hopen het experiment volgend jaar weer te laten draaien met een verbeterde gevoeligheid. Mauro Raggi, woordvoerder van PADME, zegt in het voorjaar van 2021 een analyse te verwachten.

‘De beryllium-8-anomalie is gepubliceerd in een gerenommeerd tijdschrift en binnenkort zal hetzelfde gelden voor het heliumresultaat’, zegt Raggi. ‘We moeten iets met deze twee resultaten. De vraag is of ze duiden op een nieuw deeltje of niet – en dat pleit kan PADME helpen beslechten.’