CERN: Kippt neu entdecktes Teilchen das Standardmodell der Teilchenphysik?

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Blick in den LHC-Teilchenbeschleuniger am Kernforschungszentrum CERN nahe Genf

Copyright: CERN / cern.ch

Genf (Schweiz) – Derzeit verdichten sich Spekulationen über die baldige offizielle Bestätigung der Entdeckung eines neuen und bislang unbekannten Elementarteilchens mit dem Teilchenbeschleuniger LHC am Europäischen Kernforschungszentrum CERN. Die Entdeckung wird schon jetzt als Sensation diskutiert – würde sie doch das bisherige Standardmodell der Teilchenphysik über den Haufen werfen.

Die unerwarteten Messergebnisse wurden bereits im vergangenen Dezember (2015) erstmals präsentiert (…GreWi berichtete). Während die Daten des Teilchendetektors ATLAS zunächst noch kontrovers als potentielle Messfehler gedeutet wurden, bestätigte eine zweite zeitgleiche Messung mit dem CMS-Detektor das Ergebnis umso deutlicher.

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„Das Signal ist eigentlich eines der einfachsten Signale, die man sich vorstellen kann“, erläutert der Scientific-American-Blog und führt weiter aus: „Es repräsentiert zwei hochenergetische Photonen, die aus dem Zerfall eines subatomaren Teilchens in Folge der Kollision zweier Protonen miteinander hervorgegangen sind. Es gleicht dem Signal, das 2012 zur Entdeckung des Higgs-Bosons geführt hatte. Aber dieses Teilchen ist kein Higgs-Boson: Es besitzt sechs mal mehr Masse als dieses und niemand hat bislang etwas derartiges vorhergesagt. (…) Sollten sich die Beobachtungen bestätigen, so wäre das revolutionär. Es könnte nicht weniger als den Sturz des Standardmodells der Teilchenphysik bedeuten, das bislang jegliche experimentellen Tests überstanden hat, denen es in seiner 40-jährigen Geschichte zur Überprüfung unterzogen wurde. (…) Dieses Standardmodell beschreibt aber nicht weniger als die grundlegenden Bausteine des Universums, wie sie funktionieren und damit prinzipiell auch jedes andere Phänomen in der Natur.“

Tatsächlich ist das Standardmodell aber genau genug, als dass auf seiner Grundlage beispielsweise die Sonde „New Horizons“ punkt- und zeitgenau nach neun Jahren zum Pluto gelenkt werden konnte (…GreWi berichtete).

Allerdings gibt es schon länger Wissenschaftler, die glauben, dass das Standardmodell unvollständig sein könnte. So lege etwa der Mechanismus, durch den Elementarteilchen ihre Masse erzeugen nahe, dass die Theorie im Angesichts höher Energiepotentiale modifiziert werden muss. Die jetzt diskutierten Messungen stellten sich bei einer Energie von 750 Gigaelektronenvolt (GeV) ein. Tatsächlich war und ist aber genau das der Grund, weswegen der CERN-Teilchenbeschleuniger zur Suche nach den Grundlagen dieser möglichen „neuen Physik“ konzipiert wurde.

Sollten die Messungen bestätigt werden, würde jedoch genau dieser Erfolg die Physiker vor ein Problem stellen, da bislang selbst jene Modelle, die als Alternative zum Standardmodell erdacht und diskutiert wurden, das so nachgewiesene Teilchen nicht vorhersagen.

„Es wäre also völlig unklar, welche Rolle dieses Teilchen im Zusammenspiel mit dem Großen und Ganzen überhaupt spielt“, erläutert der Scientific-American-Blog. „Vielleicht hat es etwas mit dem Higgs-Boson zu tun, oder mit dem Rätsel der Dunklen Materie im Universum. Es könnte aber auch nur rein zufällig existieren.“

Wann genau Weiteres über die Entdeckung bekannt gegeben wird, ist bislang noch unklar. Beobachter spekulieren derzeit zwar schon über eine Bekanntgabe binnen weniger Tage oder Wochen.

GreWi wird auf jeden Fall weiter berichten…

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