Das total normale Beauty-Quark
30. Juli 2015
Auf der "European Physical Society Conference on High Energy Physics" in Wien (22.-29.7.2015) geht es um Hochenergiephysik - um den Aufbau der kleinen und kleinsten Teilchen und Elementarteilchen und deren Reaktionen miteinander. Physiker tauschten sich über die neuesten Erkenntnisse aus ihren Laboren und Instituten aus - über echte Quantensprünge - um es im Physiker-Deutschen zu sagen.
Nachdem der Teilchenbeschleuniger LHC am Europäischen Kernforschungszentrum in Genf nun nach einer umfangreichen Rundumerneuerung seit knapp zwei Monaten wieder auf Hochtouren läuft, hatten auch die Forscher vom CERN bereits einige Entdeckungen mitgebracht - wenn sie auch für uns Laien nicht unbedingt so klingen.
Das Beauty-Quark verhält sich - unauffällig
Und zwar konnten die Wissenschaftler im Versuch bestätigen, dass sich das seltene Beauty-Quark, auch Bottom-Quark genannt, genauso verhält wie im Standardmodell vorhergesagt. Dieses Modell ist eine Art Baukasten für das Universum, in dem Physiker alle ihre Kenntnisse über die kleinsten Teilchen zusammengefasst haben. Es besteht aus zwölf Elementarteilchen, aus denen alle Atome der uns bekannten Materie bestehen - auch wir Menschen.
Frühere Versuche, die Verwandlung eines Beauty-Quarks zu einem Up-Quark nachzuvollziehen, ergaben widersprüchliche Ergebnisse. Daraufhin suchten die Wissenschaftler nach anderen Erklärungen jenseits des Standardmodells - bei der Supersymmetrie zum Beispiel. Das wäre ein Quantensprung gewesen!
(K)eine Sensation
Diese Theorie dient dazu, eine Erweiterung der Teilchenvielfalt vorherzusagen. Denn das Standardmodell kann zwar die Entstehung und das Verhalten der Materie ganz wunderbar erklären, es lässt aber zum Beispiel die Gravitation außer Acht.
Auch die Zusammensetzung Dunkler Materie, aus der immerhin 95 Prozent unseres Universums bestehen, lässt sich dadurch nicht erklären - also noch keine Nonplusultra-Erklärung für Spitzenphysiker. Deshalb die Supersymmetrie, die als eleganter Platzhalter fungiert, solange konkrete Erkenntnisse noch fehlen - oder die Forscher mit ihren Modellen nicht weiter kommen.
Nichtsdestotrotz - und zur Enttäuschung der Teilchenphysiker - waren die letzten Ergebnisse "gänzlich übereinstimmend mit dem Standardmodell", erklärt Guy Wilkinson, Leiter des Beauty-Experiments am LHC, gegenüber der Nachrichtenagentur AFP.
Ist die Hypothese der Supersymmetrie demnach hinfällig? Wilkinson räumt ein, dass es natürlich toll - gar "eine Sensation" gewesen wäre - hätten sie bestätigen können, dass hier bei dem Standardmodell etwas nicht stimmt.
Die Supersymmetrie nun aber für nichtig zu erklären, hält er für verfrüht. Das sei bei diesem "vielköpfigen Monster" schwierig. Aber wenn es in den nächsten Jahren keine konkreten Ergebnisse gebe, würde es wohl schlecht um die Theorie stehen.
Aber: Durch dieses Experiment konnten die Wissenschaftler erstmals feststellen, wie oft sich ein Beauty-Quark zu einem Up-Quark wandelt. "Solch eine Messung hielten die meisten am LHC nicht für möglich", sagt Wilkinson. Bis jetzt hätte man dafür eine leistungsstärkere Maschine für nötig gehalten.
Optimistische Teilchenzukunft
"Wenn sie aus dem neuesten Betrieb weltbewegende Nachrichten erwartet haben, ist das ein bisschen früh", sagt auch der CERN-Direktor Rolf Heuer zu den teilnehmenden Journalisten an der Konferenz. Damit könne man erst in den nächsten Jahren rechnen. "You have to stay tuned."