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Neue CERN-Messungen zeigen, dass mit unserer Physik irgendetwas nicht stimmt

Diese Entdeckung könnte ebenso revolutionär sein wie die Existenz der Gravitationswellen.

von Christine Kewitz
10 März 2016, 11:40am

Der CMS-Detector in dem die Messung gemacht wurde | Bild: CERN | Maximilien Brice

Die Gänsehaut von der Bestätigung der Gravitationswellen ist noch immer ein wenig zu spüren—doch schon bald könnte schon der nächste physikalische Durchbruch die Welt in Aufregung versetzen. Denn nun veröffentlichte Messungen des CERN zeigen, dass die Forscher einer unerklärlichen Unregelmäßigkeit auf der Spur sind. Bei der Entdeckung könnte es sich um ein völlig neues Partikel handeln, welches die Teilchenphysik gehörig auf den Kopf stellen würde. Kein Physiker hat jemals die Existenz solch eines Teilchens in Erwägung gezogen, geschweige denn, danach gesucht.

Das Higgs-Boson ist das jüngste im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik vorhergesagte und bestätigte Elementarteilchen. Seine Entdeckung im Jahr 2013 markierte nicht nur einen physikalischen Meilenstein, sondern auch das Ende einer Suche, denn nun waren alle der kleinsten Materiebausteine gefunden. Sollte es nun aber doch noch ein neues Partikel geben, könnte sich damit eine völlig neue Ära der Physik auftun, die das Standardmodell nicht nur erweitern, sondern ihm möglicherweise auch ein Alternativmodell gegenüberstellen könnte.

Mit der Entdeckung der Gravitationswellen beginnt eine ganz neue Wissenschaft

„Wir sprechen hier nicht von der Bestätigung einer bekannten Theorie, sondern davon, eine Tür in eine neue unerforschte Welt zu öffnen", erklärt der CERN-Physiker Gian Giudice die Bedeutung der Entdeckung, die am 15. Dezember des vergangenen Jahres von zwei unabhängigen Teams gemacht worden war und die nun bei Nature vorgestellt wurde.

Der CMS-Detector | Bild: ATLAS Experiment | CERN

Noch sind die Forscher nicht so weit, die Existenz eines neuen Teilchens bestätigen oder verifizieren zu können—bisher tauchte lediglich eine verdächtige Beule in den Messungen der beiden CERN-Teilchenbeschleuniger ATLAS und CMS auf. Die Daten lassen laut den Physikern die Annahme zu, dass es sich um ein vier Mal schwereres Partikel als das derzeit schwerste Teilchen, das Top Quark, handelt, und dass es in Photonenpaare zerfällt. Ob es sich dabei nun um eine revolutionäre Entdeckung oder lediglich einen Messfehler handelt, werden weiterführende Experimente zeigen, wenn der Large Hadron Collider (LHC) im April nach seiner Winterpause wieder hochgefahren wird. Die Ergebnisse werden im Sommer erwartet.

Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik fasst die wesentlichen Erkenntnisse der Teilchenphysik nach unserem heutigen Stand zusammen, doch schon länger löst es an einigen Stellen Unzufriedenheit unter den Wissenschaftlern aus und führt zu physikalischen Überlegungen jenseits des Standardmodells. Dunkle Materie oder die Gravitation werden dort beispielsweise nicht berücksichtigt und einige der Aussagen führen zu Widersprüchen mit der Allgemeinen Relativitätstheorie. Auch das B-Meson (B für Bottom-Quark) will sich nicht richtig in das Modell einfügen. Nach dem Standardmodell sollte das B-Meson bei spezifischen Frequenzen zerfallen, was sich jedoch nicht mit den Beobachtungen aus dem LHC deckt.

Die kleinsten Partikel des Universums sind so klein, das sie keine Größe haben

Natürlich geistern auch schon einige Hypothesen durch die Welt der Wissenschaft, die über den Charakter des Partikel-Neuzugangs spekulieren. Einige vermuten, dass es sich um einen schweren Verwandten des Higgs-Boson handelt, andere hoffen auf ein Graviton, einen hypothetischen Träger der Gravitation. Möglicherweise stellt die Entdeckung gar eine völlig neue physikalische Naturkraft dar, welche die bisherigen fundamentalen Kräfte von Elektromagnetismus, schwacher und starker Kernkraft, sowie Gravitation noch ergänzen könnte.

Die Entdeckung eines neuen Partikels wäre also nicht nur ein neuer Baustein unseres Universums (was ebenfalls schon überwältigend ist), sondern könnte gar unserer Physik als solcher ein Update verpassen—das zumindest ist nicht nur die Hoffnung der Genfer Forscher.