Collider nicht nötig: Forscher finden sanfte Methode zur Teilchen-Jagd

Das Standardmodell der Teilchenphysik scheint nur kleine Teile des Universums zu erfassen. Der Rest? Dunkle Materie und Energie, die wir uns noch nicht erklären können. Jetzt ist ein ganz neuer Weg gefunden worden, die uns unbekannten Partikel zu entlarven.
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Ungewöhnliche Interaktion statt große Teilchenexplosion

Es ist eines der großen wissenschaftlichen Rätsel unserer Zeit, das auch Dr. Jacinda Ginges von der UQ School of Mathematics and Physics und ihr Team beschäftigt. Untersuchungen des Kosmos haben gezeigt, dass nur ein winziger Teil der Materie und Energie, die das Universum ausmacht, aus den Teilchen besteht, die wir aus dem Standardmodell der Physik kennen. Tatsächlich machen diese Teilchen nur etwa fünf Prozent der gesamten Materie und Energie im Universum aus, die wir sehen. Genau hier könnte die Arbeit von Ginges und ihrem Team neue Einblicke ermöglichen. Zu verdanken sind die einem ungewöhnlichen Atom.


"Die Suche nach Teilchen der dunklen Materie steht an der Spitze der Teilchenphysikforschung, und unsere Arbeit mit Cäsium könnte sich als entscheidend für die Lösung dieses Rätsels erweisen", so Ginges laut Phys. Die aktuelle Forschung setzt hier unter anderem auf Teilchenbeschleuniger, um neue, unbekannte Partikel zu entdecken oder Theorien zu bestätigen. Ginges hat mit ihrem Team durch theoretische Forschung eine interessante Alternative erarbeitet: "Anstatt explosiver, hochenergetischer Kollisionen ist es so, als würde man ein hochempfindliches ‘Mikroskop' schaffen, um die wahre Natur der Atome zu beobachten", so die Forscherin.

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Atomare Präzisionsmessungen statt Beschleunigern

Die Methode fußt auf einem ungewöhnlichen Atom, das sich aus einem Cäsiumatom und einem Elementarteilchen namens Myon zusammensetzt. "Ein Myon ist im Grunde ein schweres Elektron - 200-mal massereicher - und es umkreist den Kern 200-mal näher als die Elektronen", so Dr. Ginges. Wie die Forscherin erläutert, werden durch diese außergewöhnliche Nähe Strukturen des Zellkerns aufgedeckt, die sonst verborgen bleiben. Das Team spricht hier von "atomaren Präzisionsmessungen".

"Man braucht keinen riesigen Collider, sondern verwendet Präzisionsinstrumente, um atomare Veränderungen bei niedriger Energie zu untersuchen", so das Team. Die Arbeit mache große Hoffnung, dass auf diesem Weg Teilchen enthüllt werden könnten, "die Teilchencollider einfach nicht sehen können".

Zusammenfassung
  • Standardmodell der Physik erfasst nur kleinen Teil des Universums
  • Dunkle Materie und Energie noch unerklärbar
  • Cäsiumatom und Myon könnten neue, unbekannte Partikel entlarven
  • Myon ist ein schweres Elektron, umkreist Kern 200-mal näher
  • Atomare Präzisionsmessungen anstelle Kollisionen
  • Teilchencollider sehen nicht, was Präzisionsmessungen sehen können

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