Teilchenphysik

Haben US-Wissenschaftler neues Elementarteilchen gefunden?

US-Wissenschaftler haben möglicherweise eine sensationelle Entdeckung gemacht: Sie könnten ein bislang unbekanntes Elementarteilchen oder sogar eine neue Grundkraft der Natur entdeckt haben.

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Luftbild des Fermilab  (Bild: Fermilab)
Luftbild des Fermilab (Bild: Fermilab)

Eine der wichtigsten Aufgaben des Teilchenbeschleunigers Large Hadron Collider in Genf ist die Suche nach dem sogenannten Higgs-Teilchen oder Higgs-Boson. Der Sensationsfund könnte aber nicht in der Schweiz, sondern in den USA gelungen sein: Wissenschaftler am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) nahe Chicago haben möglicherweise das Elementarteilchen entdeckt - oder sogar eine neue Grundkraft.

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Zum Fermilab gehört der Teilchenbeschleuniger Tevatron, in dem die Wissenschaftler Protonen und Antiprotonen, die beinahe auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, miteinander kollidieren lassen. Auf der Suche nach W-Bosonen stellten Wissenschaftler des Experiments Collider Detector at Fermilab (CDF) in ihren Daten eine ungewöhnliche Abweichung fest.

Bei diesen bestimmten Kollisionen entstehen ein W-Boson und zwei Partikelstrahlen, Jets genannt. Diese entstehen, wenn die Kollision ein Quark ausstößt. Das kann nicht allein existieren, sondern muss sich an ein zweites Quark oder ein Antiquark binden. Das Quark zieht also weiter Quarks und Antiquarks an. Jeweils ein Quark und ein Antiquark bilden dabei ein Meson. Aus der Energie der Jets können die Wissenschaftler die Masse des Teilchens ableiten, das sie produziert hat.

Schwerer als W-Boson

In den Aufzeichnungen des CDF fanden die Wissenschaftler rund 250 Ereignisse, bei denen die Jets von einem Teilchen ausgestoßen wurden, das etwa das 160fache eines Protons wiegt. Ein W-Boson sei jedoch nur 87-mal so schwer wie ein Proton, schreiben die Wissenschaftler in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv veröffentlicht wurde.

Die Wissenschaftler suchen jetzt nach einer Erklärung für dieses Phänomen. Eine mögliche ist, dass sie tatsächlich das Higgs-Boson gefunden haben. Das ist allerdings unwahrscheinlich, denn das unbekannte Teilchen hätte andere Eigenschaften, als es das Standardmodell für das Higgs-Boson vorhersagt. Es müsste in schwerere Teilchen zerfallen. Außerdem trat das neue Teilchen etwa 300-mal häufiger auf, als das Higgs-Boson laut Standardmodell auftreten dürfte.

Fünfte Grundkraft

Eine andere Möglichkeit ist, dass die Wissenschaftler eine neue Grundkraft entdeckt haben. Derzeit kennt die Physik vier Grundkräfte: die Gravitation, die elektromagnetische Wechselwirkung sowie die schwache und die starke Wechselwirkung, auch starke und schwache Kernkraft genannt. Diese würde nur auf sehr kurze Distanzen wie in etwa im Inneren eines Atomkerns wirken.

Beides könnte das Standardmodell reichlich durcheinanderbringen. "Wenn das real ist, wäre das die wichtigste Entdeckung in der Physik im letzten halben Jahrhundert", sagte Christopher Hill vom Fermilab der New York Times. Hill gehört nicht zum CDF-Team. Das bremst hingegen den Enthusiasmus: Die Möglichkeit, etwas komplett Neues entdeckt zu haben, begeistere das ganze Team sehr. Auf der anderen Seite seien alle "sehr vorsichtig, denn das wäre so bedeutend, dass es uns beinahe Angst macht", sagte CDF-Sprecher Giovanni Punzi der Zeitung. Deshalb suchten sie derzeit nach alternativen Erklärungen. Eine davon könnte schlicht ein Rechenfehler sein.

Zweitstärkster Teilchenbeschleuniger

Der Tevatron liegt in Batavia, etwa 50 Kilometer östlich von Chicago im US-Bundesstaat Illinois. Die kreisförmige Röhre ist etwa 6 Kilometer lang und ausgelegt für Kollisionen mit einer Energie von 1,96 Teraelektronenvolt. Bis zur Inbetriebnahme des Large Hadron Collider war der Tevatron der stärkste Teilchenbeschleuniger. Er wird im September dieses Jahres stillgelegt.

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GodsBoss 11. Okt 2011

Das siehst du falsch. Im LHC werden Protonen (oder auch Bleikerne, die enthalten neben...

GodsBoss 18. Apr 2011

Habe zu dem Thema was gefunden, das Ganze nennt sich dann wohl Kugelblitz (den man...

mattiscb 13. Apr 2011

bestimmt, aber was du aufzählst ist schon recht gut bekannt Einstein 1915 Schwarzschild...

Der Kaiser! 10. Apr 2011

Aber meiner ist immer noch grösser als deiner!!

Pierre Dole 10. Apr 2011

"Daraus" wurde bereits im Zweiten Weltkrieg eine Waffe entwickelt, sie heißt Atombombe. ;-)



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