Dienstag, 10. Februar 2015

Forscher fahnden nach Neutronen aus Paralleluniversen

Symbolbild: Grafische Illustration des Konzepts eines mit vielen Universum-Blasen gefüllten Multiversums (Illu.). | Copyright: grewi.de

Namur (Belgien) - Laut einer von vielen Theorien der Hochenergiephysik ist unser dreidimensionales Universum nur eines von vielen in einem multidimensionalen Kosmos. Vor dem Hintergrund dieser Theorie sollte es aber auch möglich sein, dass Materie unseres Universums in andere wechselt und umgekehrt. Belgische Wissenschaftler glauben nun einen Weg gefunden zu haben, diese Theorie zu testen und wollen nach Neutronen aus Paralleluniversen suchen.

Wie das Team um Michael Sarrazin von der Université de Namur vorab auf arXiv.org berichtet, wollen sie die Auswirkung von zwischen den Universen wechselnden Neutronen - also elektrisch neutralen Teilchen - messen.


Hierzu wollen die Forscher einen Neutronendetektor in der Nähe eines Nuklearreaktors platzieren, um so zu überprüfen, ob unvorhergesehene Neutronen detektiert werden, die über den Reaktor aus einem Paralleluniversum, einer sogenannten "Braneworld", transportiert werden.


Wie der "The Physics of ArXiv"-Blog kommentiert, sei die Theorie selbst weniger ungewöhnlich, als sie zunächst klingt. "Sarrazin und Kollegen sagen, dass die Braneworld-Theorien vorhersagen, dass Teilchen wie Neutronen zur gleichen Zeit in unserem als auch in einem Paralleluniversum, in sich überlagenden Zuständen, existieren können. Wenn diese Neutronen dann aber – etwa durch eine Kollision mit einem Kern – gestört werden, hebt sich auch der Zustand der Überlagerung auf und das Neutron endet entweder in der einen oder in der anderen Welt. Durch diesen Vorgang könnte es also dazu kommen, dass Neutronen von einem Universum in ein paralleles Universum wechseln."


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Ziel der anvisierten Experimente ist es nun, zwischen Neutronen, die aus einem Paralleluniversum in das unsrige gewechselt haben und den natürlichen Neutronen unseres Universum zu unterscheiden.

Tatsächlich ist das Verhalten konventioneller Neutronen sehr genau bekannt und Physiker können die Anzahl, die ein Kernreaktor produziert, genau berechnen und messen. Zudem sind Kernreaktoren schließlich auch gerade gegen das Entweichen von Neutronen abgeschirmt. Die Anzahl von Neutronen, die einem derart abgesicherten Reaktor im Normalfall entweichen sollten, sollte also entsprechend gering und bekannt sein.


Zusätzlich zu den im Innern des Reaktors produzierten Neutronen, gibt es auch immer noch ein Hintergrundlevel an Neutronen, die durch die Kollision kosmischer Strahlen entstehen.



Skizze des geplanten Versuchsaufbaus zur Suche nach Neutronen aus Paralleluniversen. | Copyright: Sarrazin et al.

Sarrazin und Kollegen sind sich nun sicher, dass sie die normalen und natürlichen Neutronen auf drei Arten recht genau von den "Grenzgängern" aus einem anderen Universum unterscheiden können:

- Zum einen, soll der geplante Detektor extrem stark vor von außen eindringenden Neutronen abgeschirmt werden. Jedes Neutron, dass dann trotzdem detektiert wird, muss also im Innern der Detektoreinheit selbst entstanden sein. Dennoch wäre es immer noch möglich, dass kosmische Strahlung zu dem Detektor vordringt und auch auf diese Weise in dessen Innern Neutronen entstehen lässt.


- Allerdings sei die Anzahl der auf diese Weise entstehenden Neutronen stets konstant und nicht abhängig von der Position des Detektors selbst. Im Gegensatz dazu wäre die Anzahl von Neutronen aus einem Paralleluniversum von der Entfernung von Kernreaktor abhängig - jenem Ort also, an dem sie ursprünglich auch entstehen. Sollte diese Rate entsprechend unerwarteter Neutronen mit der Entfernung zu Reaktor abnehmen, wäre dies ein deutlicher Hinweis auf die exotische, multidimensionale Herkunft entsprechender Neutronen.


- Schlussendlich sollten die Neutronen auch mit dem Gravitationsfeld unserer Erde interagieren. Diese Wechselwirkung würde ebenfalls zum Zusammenbruch des überlagerten Zustands der Neutronen und dem wechseln von einem Universum in das unsrige führen. Vor diesem Hintergrund sollte also jede Veränderung des Schwerkraftfeldes auch die Rate der in und aus unserem Universum wechselnden Neutronen verändern. Durch die leicht elliptische Umlaufbahn der Erde um die Sonne, kommt es jährlich zu einer Veränderung des Schwerkraftfeldes unseres Planeten um etwa 2 Prozent. Sollten die Braneworld-Theorien also stimmen, müsste sich auch dieser Effekt auf die Entstehungsrate der exotischen Neutronen berechenbar auswirken.


Neben ihren theoretischen Berechnungen haben die Forscher um Sarrazin auch schon den idealen Ort für ihr Experiment gefunden und wollen ihre Detektoreinheit wenige Meter vom Kernreaktor am Institute Laue-Langevin nahe Grenoble, einem der weltweit führenden Institute für Neutronenwissenschaft, aufstellen.


- Den vollständigen Artikel von Sarrazin und Kollegen finden Sie HIER


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