Dienstag, 19. Juli 2011

Verweisen Teilchenbeschleuniger-Experimente auf eine Lücke im Standardmodell der Teilchenphysik?

Luftbild der Fermilab-Einrichtung | Copyright Public Domain

Batavia/ USA - Neue Analysen der Experimente mit dem Teilchenbeschleuniger Tevatron am "Fermi National Accelerator Laboratory" (Fermilab) verstärken den Hinweis auf eine Lücke des Standardmodells der Teilchenphysik. Eine Analyse der neuesten Daten des Experimentes "Dzero" hat nun bestätigt, dass beim Zerfall des Teilchens B-Meson etwa ein Prozent mehr sogenannter Myonen als ihre Antiteilchen, Antimyonen, entstehen. Dieser Effekt ist etwa 50-Mal größer als erwartet.

In dem uns bekannten Universum dominiert die gewöhnliche Materie über ihr Gegenstück, die sogenannte Antimaterie: Das etablierte Standardmodell erklärt diesen Überschuss bislang nicht.

Über die Hintergründe forscht auch der Karlsruher theoretische Physiker Ulrich Nierste vom "Institut für Theoretische Teilchenphysik" des "Karlsruher Instituts für Technologie" (KIT). Nierste hat die zu erwartenden Zerfallsraten für das aktuelle Experiment am Fermilab berechnet und die Ergebnisse vorab auf "arxiv.org" veröffentlicht.

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Die dem "Dzero"-Experiment zugrunde liegende Arbeit von Nierste und Prof. Alexander Lenz, derzeit TU München, gibt - auf Basis des Standardmodells - eine präzise theoretische Vorhersage des erwarteten Verhältnisses der Zahl der Myonen zu der der Antimyonen.

"Das Standardmodell ist in unzähligen Experimenten in den letzten Jahrzehnten exzellent bestätigt worden", sagt Ulrich Nierste. "Sollte die nun vorliegende Abweichung unabhängig bestätigt werden, wäre die Tür zu neuen Naturgesetzen aufgestoßen." Dann sei auch zu erwarten, dass der neue Teilchenbeschleuniger "Large Hadron Collider" (LHC) am europäischen Forschungszentrum CERN neue Teilchen finden wird.

Die aktuelle Studie des Fermilab, so erläutert die Pressemitteilung des KIT (kit.edu), vergleicht die theoretische Vorhersage mit den tatsächlichen Daten aus Teilchenkollisionen am Teilchenbeschleuniger Tevatron.

Hierzu stellen die Physiker die Anzahl der Myonen und der Antimyonen einander gegenüber, die beim Zerfall von B-Mesonen entstehen. Dabei fanden sie heraus, dass es etwa ein Prozent mehr Myonen als Antimyonen gibt. Diese Abweichung ist 50-mal größer als vom Standardmodell der Elementarteilchen vorhergesagt wird.

Bei der aktuellen Studie handelt es sich um eine Aktualisierung der Analyse des letzten Jahres: Inzwischen konnten rund 50 Prozent mehr Daten analysiert und damit die Unsicherheit des Ergebnisses verringert werden. "Die Chance, dass es sich bei dem Effekt um einen statistischen Zufall handelt, liegt nun bei etwa 0,005 Prozent und hat damit den Status eines starken Hinweises auf eine wissenschaftliche Entdeckung. Allerdings spricht man in der Wissenschaft erst bei 0,00003 Prozent und bei unabhängiger Bestätigung durch andere Experimente von einer echten Entdeckung. Ein neues Experiment am CERN (LHCb-Experiment) arbeitet mit Hochdruck an einer Messung des beobachteten Phänomens in einem anderen Zerfallskanal des B-Mesons."

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Quellen: kit.edu / grenzwissenschaft-aktuell.de
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