LHC: Physiker haben mögliche Erklärung für Materie-Asymmetrie
Physiker des Experiments LHCb am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) sind möglicherweise der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie auf der Spur. Ihre Beobachtungen legen nahe, dass sich Materie und Antimaterie entgegen den Annahmen des Standardmodells nicht gleich verhalten.
Sein oder Nichtsein
Antimaterie ist das Spiegelbild der Materie: Beide sind identisch aufgebaut, haben aber entgegengesetzte Ladungen. Ein Wasserstoffatom etwa besteht aus einem Proton und einem Elektron, ein Antiwasserstoff aus einem Antiproton und einem Positron. Treffen beide aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus. Eigentlich hätte also gleich nach dem Urknall alles schon wieder vorbei sein müssen.
Stattdessen gibt es ein Universum, das aus Materie besteht. Bisher sind noch keine Himmelskörper entdeckt worden, die aus Antimaterie bestehen. Allerdings hat die Wissenschaft noch keine Erklärung dafür, weshalb die Natur Materie der Antimaterie vorzieht.
Zerfall von Mesonen
Eine mögliche Erklärung liefern Ergebnisse des Experiments Large Hadron Collider beauty(öffnet im neuen Fenster) (LHCb): Die Wissenschaftler beobachteten das Verhalten von D-Mesonen(öffnet im neuen Fenster) . Mesonen sind subatomare Teilchen, die bei Protonenkollisionen entstehen und in Bruchteilen einer Sekunde zerfallen
Nach dem Standardmodell müssten D-Mesonen und ihre Antiteilchen in Paare von Kaonen(öffnet im neuen Fenster) oder Pionen(öffnet im neuen Fenster) sowie deren jeweiligen Antimaterie-Pendants zerfallen, und das in etwa zu gleichen Teilen. Tatsächlich stellten die Wissenschaftler eine Abweichung von 0,82 Prozent(öffnet im neuen Fenster) fest.
Abweichungen auch im Tevatron
Eine mögliche Erklärung ist, dass Materie und Antimaterie doch nicht ganz symmetrisch ist, es also eine sogenannte CP-Verletzung(öffnet im neuen Fenster) gibt. Tatsächlich haben auch schon Wissenschaftler des Collider Detector at Fermilab(öffnet im neuen Fenster) (CDF) bei einem Experiment am Teilchenbeschleuniger Tevatron des Fermi National Accelerator Laboratory(öffnet im neuen Fenster) (Fermilab) eine Abweichung beim Zerfall von D-Mesonen festgestellt. Bei ihnen lag der Unterschied bei 0,46 Prozent.
Die LHCb-Wissenschaftler sind jedoch vorsichtig. Ihre Ergebnisse hätten eine statistische Sicherheit von 3,5 Sigma. Damit sei "dieses Resultat jedoch noch weit davon entfernt" , um von einer Entdeckung zu sprechen. Ein Ergebnis von 3 Sigma hat nur eine kleine Aussagekraft. "Wirklich interessant werden" , erklären die LHCb-Wissenschaftler(öffnet im neuen Fenster) , "Ereignisse ab einem Level von Sigma 4. Ab einem Sigma 5 Level gilt es als eine neue Entdeckung."
Mehr Daten auswerten
Jetzt gelte es, mehr Daten auszuwerten, um Gewissheit zu bekommen, sagte Matthew Charles dem Wissenschaftsmagazin Science(öffnet im neuen Fenster) . Die Ergebnisse, die die Forscher auf dem Hadron Collider Physics Symposium 2011(öffnet im neuen Fenster) in Paris vorgestellt haben, beruhten auf etwa 60 Prozent der Daten aus dem Jahr 2011. Charles ist Physiker an der Universität im englischen Oxford und Mitglied der LHCb-Mannschaft.
Sein LHCb-Kollege Paul Harrison glaubt allerdings nicht an einen Durchbruch: "Ich verwette meine Pension nicht darauf, dass dieses Resultat dem Test an weiteren Daten standhält" , sagte der Physiker von der Universität im englischen Warwick.