Mittwoch, 30. März 2011

Teilchenbeschleuniger am CERN: Physiker beobachteten erstmals seltene Urknall-Partikel

Arbeiten an den Verbindungen des LHC | Copyright: CERN, cern.ch

Syracuse/ USA - Während erster Experimente am Teilchenbeschleuniger "LHC" (Large Hadron Collider) am europäischen Kernforschungszentrum CERN nahe Genf im vergangenen Herbst, haben US-Wissenschaftler der "Syracuse University" (SU) erstmals den Zerfall seltener Partikel registriert, von welchen sie annehmen, dass sie schon kurz nach dem Urknall vorhanden waren. Eine Erforschung dieser Partikel, so hoffen die Forscher nun, könnte die Frage beantworten, warum im Universum mehr Materie als Antimaterie entstanden ist.

Wie die Forscher um den Physiker Sheldon Stone in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Physics Letters B" berichten, beobachteten sie den Zerfall eines besonderes Typus von Partikeln, sogenannte B-Meson-Teilchen, wie sie aus einem aus einem Quark und einem Anti-Quark bestehen und die entstehen, wenn Protonen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit miteinander kollidieren.

Für die Forschung sind B-Mesons von besonderem Interesse, da Wissenschaftler ihnen Informationen über das Verhältnis zwischen Materie und Antimaterie unmittelbar nach dem Urknall und den deren Entwicklung beeinflussenden Kräften zuschreiben.

"Wir wissen, wann das Universum durch den Urknall entstanden ist. Damals gab es gerade so viel Materie wie Antimaterie", erläutert Stone. "Heute leben wir aber in einer Welt, die von Materie dominiert wird. Es muss also Unterschiede, etwa im Zerfall, zwischen Materie und Antimaterie gegeben haben und geben."

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Alle uns bekannte Materie besteht aus Atomen, die wiederum aus positiv geladenen Protonen, negativ geladenen Elektronen und neutralen Neutronen. Neutronen und Protonen bestehen wiederum aus noch kleineren Teilchen, den sogenannten Quarks. Antimaterie hingehen besteht aus Antiprotonen, mit Positronen - dem Gegenteil von Elektronen, Antineutronen und somit auch aus Anti-Quarks.

Während Antimaterie meist aus subatomaren Partikeln besteht, kann sie dennoch auch größere Elemente, wie Wasserstoff oder Helium beinhalten, erläutert die Pressemitteilung der SU. De meisten Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieselben physikalischen Gesetze sowohl für Materie als auch für die Antimaterie gelten. Aus diesem Grund sollten eigentlich beide Materieformen in gleicher Menge vorhanden sein. Warum dies dennoch nicht der Fall ist, gilt Physikern bislang immer noch als großes ungelöstes Rätsel.

B-Meson-Teilchen sind sehr selten und gehören einer Untergruppe von Meson-Teilchen an, die aus einem Quark und einem Antiquark bestehen. Während B-Mesons wahrscheinlich kurz nach dem Urknall in großer Menge vorhanden waren, gehen Forscher davon aus, dass sie heute nicht mehr natürlich vorkommen und nur unter experimentellen Bedingungen mit Hochleistungs-Teilchenbeschleunigern erzeugt werden können. Da sich auch die B-Meson-Teilchen nicht an die Gesetze der Physik zu halten scheinen, glauben einige Forscher, dass sie eine wichtige Rolle für die Dominanz der Materie gespielt haben. Sie könnten also auch Aufschlüsse über jene Kräfte bergen, die zur "Asymmetrie des Universums" geführt haben.
"Diese Kräfte existieren, wir wissen nur noch nicht, um was es sich dabei handelt", so Stone.

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