Großer Teilchenbeschleuniger: Verständnis der Kernbildung verändert
Untersuchungen am Cern(öffnet im neuen Fenster) im Rahmen von Alice, dem Experiment mit Protonenstößen nahe Lichtgeschwindigkeit zur Untersuchung des Quark-Gluon-Plasmas, zeigen auf, dass leichte Atomkerne anders entstehen als bisher angenommen. In den Experimenten, bei denen beschleunigte Protonen frontal aufeinander geschossen werden, waren ungewöhnlich hohe Konzentrationen an Deuteronen und Antideuteronen entdeckt worden.
Diese Kerne des Deuteriums beziehungsweise Antideuteriums besitzen für Atomkerne eine vergleichsweise schwache Bindung und müssten bei den Bedingungen im Teilchenbeschleuniger sofort wieder zerfallen.
Ganz andere Teilchenentstehung
In der zugehörigen Studie, die in Nature(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht wurde, wird gezeigt, dass 90 Prozent der entdeckten Deuteronen sowie ihr Antipart erst nach der Kollision der Protonen entstehen. Dann liegen die Umgebungstemperaturen deutlich niedriger als direkt nach dem Zusammenstoß, wenn mehrere Hundert Millionen Kelvin herrschen.
Dann können sich neu entstandene Neutronen und Delta-Baryonen(öffnet im neuen Fenster) zu Deuteronen zusammenfügen. Dabei wird ein Pion abgestrahlt, das selbst kein Elementarteilchen mehr ist. Vergleichbar verläuft der Prozess der Entstehung des Antideuterons.
Entstehungsprozess müsste auch für dunkle Materie gelten
Mit der Entdeckung werde das Verständnis für die starke Wechselwirkung, somit die Kraft, die die Atomkerne zusammenhält, erheblich verbessert, sagt die an der Forschung beteiligte Laura Fabietti(öffnet im neuen Fenster) , Teilchenphysikerin an der TU München. Schließlich ging man bisher davon aus, dass gerade das wenig stabile Deuteron nicht in solchem Umfang hätte gefunden werden können.
Weil nach dem gleichen Muster auch aus kosmischer Strahlung leichte Atomkerne geformt werden können, besteht die Hoffnung, Messdaten interstellarer Beobachtungen besser deuten zu können. Gleichzeitig müsste der Effekt auch bei Wechselwirkungen der dunklen Materie beobachtet werden können, so dass sich Hinweise darauf in bereits vorhandenen Daten finden lassen könnten.
Dafür müssen nun zunächst verlässliche Modelle für die beobachteten Mechanismen aufgestellt werden.