{"id":7016,"date":"2021-04-07T18:36:37","date_gmt":"2021-04-07T15:36:37","guid":{"rendered":"http:\/\/onlinetranslators.de\/news\/nachrichten\/myon-g-2-experiment-neue-erkenntnisse-in-der-teilchenphysik\/"},"modified":"2021-04-07T18:36:37","modified_gmt":"2021-04-07T15:36:37","slug":"myon-g-2-experiment-neue-erkenntnisse-in-der-teilchenphysik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/onlinetranslators.de\/news\/nachrichten\/myon-g-2-experiment-neue-erkenntnisse-in-der-teilchenphysik\/","title":{"rendered":"Myon-g-2 Experiment: Neue Erkenntnisse in der Teilchenphysik"},"content":{"rendered":"
\"Speicherring Bild vergr\u00f6\u00dfern
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Speicherring des Myon-g\u20132-Experiments am Fermilab<\/p>\n

Foto:\u2002Reidar Hahn \/ Fermilab <\/figcaption><\/figure>\n

Seit 20 Jahren hat Dominik St\u00f6ckinger diesem Moment entgegengefiebert. Am heutigen Mittwoch ist es endlich so weit: Die Kollaboration des sogenannten Myon-g\u20132-Experiments, an dem St\u00f6ckinger beteiligt ist, gibt ihre Messergebnisse der \u00d6ffentlichkeit bekannt. F\u00fcr Teilchenphysiker ist dies ein historischer Augenblick. Denn sie erhoffen sich einen allerersten, wenngleich noch schemenhaften Blick ins Reich einer neuen Physik.<\/p>\n

Als Theoretiker war St\u00f6ckinger von Anfang an dabei, als die Planung eines neuen Experiments am Fermilab nahe Chicago begann. Das Ziel waren Pr\u00e4zisionsmessungen an einem Elementarteilchen namens Myon. Die Physiker interessieren sich f\u00fcr dieses Teilchen, weil es als besonders sensibel f\u00fcr Ph\u00e4nomene jenseits der bekannten Naturgesetze gilt.<\/p>\n

Vor rund 50 Jahren wurden die heute als g\u00fcltig betrachteten Naturgesetze im sogenannten Standardmodell zusammengefasst. Es beschreibt die Wechselwirkungen aller bekannten Teilchen, und es wurde seither immer wieder und zum Teil mit geradezu beeindruckender Pr\u00e4zision best\u00e4tigt.<\/p>\n

Der Fluch der Teilchenphysik<\/h3>\n

Inzwischen ist der Triumph zum Fluch geworden: Mit immer gr\u00f6\u00dferem Aufwand versuchen die Teilchenphysiker, an die Grenzen des Standardmodells vorzusto\u00dfen. Mit immer mehr Wucht lassen sie Teilchen aufeinanderkrachen, um nach dem Crash nach Splittern zu suchen, die ihnen unbekannt sind. Doch bisher ohne jeden Erfolg. Statt den Forschern neue Physik zu bescheren, best\u00e4tigte selbst der riesige Teilchenbeschleuniger LHC am CERN nur die alte.<\/p>\n

Nun k\u00f6nnten die so lange ersehnten ersten Anzeichen einer neuen Physik aus einer anderen Teilchenfabrik kommen: dem amerikanischen Fermilab. Die Forscher dort nutzen eine besonders raffinierte Methode, um die Physik jenseits des Standardmodells auszuloten: Sie entsenden Myonen als Messf\u00fchler ins Unbekannte.<\/p>\n

Myonen sind in ihren Eigenschaften mit den Elektronen verwandt, nur dass sie rund 200-mal schwerer sind. Das macht sie besonders geeignet als Kundschafter der Terra incognita.<\/p>\n

Flimmern und Flirren im Nichts<\/h3>\n

Die Forscher machen sich bei ihrem Experiment zunutze, dass selbst die exotischsten Teilchen erstaunlich allgegenw\u00e4rtig sind. \u00dcberall, sogar im v\u00f6llig leeren Raum, entstehen sie unentwegt, nur um innerhalb winziger Sekundenbruchteile wieder zu verschwinden. \u00bbVakuumfluktuationen\u00ab wird dieses unerm\u00fcdliche Hintergrundflirren genannt.<\/p>\n

Normalerweise ist das fortgesetzte Entstehen und Vergehen von Teilchen im Raum zu fl\u00fcchtig, als dass es sich selbst mit noch so empfindlichen Ger\u00e4ten nachweisen lie\u00dfe. Die Myonen jedoch sp\u00fcren das st\u00e4ndige R\u00fctteln und Sch\u00fctteln der im Raum fluktuierenden Teilchen.<\/p>\n

Im Myon-g-2-Experiment werden Myonen in einen Speicherring eingespeist und dort einem extrem homogenen Magnetfeld ausgesetzt. Bei ausreichend genauer Messung l\u00e4sst sich an den Kreiselbewegungen der Myonen in diesem Magnetfeld ablesen, wie stark die Vakuumfluktuationen an ihnen r\u00fctteln.<\/p>\n

Das Erbe von Brookhaven<\/h3>\n

Alle Arten von Teilchen nehmen dabei Einfluss auf die Myonen, die den Physikern bekannten ebenso wie die unbekannten. Alle Effekte durch bekannte Teilchen aber lassen sich sehr pr\u00e4zise errechnen. Wenn nun die Messwerte vom errechneten Wert abweichen, muss die Differenz auf die Wirkung unbekannter Teilchen zur\u00fcckzuf\u00fchren sein.<\/p>\n

Die Hoffnung der Physiker, bei der heute ver\u00f6ffentlichten Messung eine solche Abweichung zu finden, ist gro\u00df. Denn vor 20 Jahren wurde das Myonen-Experiment schon einmal durchgef\u00fchrt, damals am Beschleuniger in Brookhaven (US-Bundesstaat New York). Dabei wiesen die Forscher tats\u00e4chlich eine deutliche Abweichung vom errechneten Wert nach \u2013, nur dass das Ergebnis nicht eindeutig genug war, um den hohen Anspr\u00fcchen der Physiker zu gen\u00fcgen. Gemeinhin gilt, dass eine Entdeckung erst dann als solche anerkannt wird, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass sie blo\u00dfes Produkt eines Zufalls ist, unter 1 : 100.000 liegt.<\/p>\n

Das Fermilab-Experiment misst pr\u00e4ziser als der Vorg\u00e4nger in Brookhaven. \u00bbDer Speicherring ist umgezogen\u00ab, erz\u00e4hlt Martin Fertl von der Uni Mainz, der Teil der 200-k\u00f6pfigen Myon 2\u2013g Kollaboration ist. Das gesamte Ger\u00e4t sei per Schiff \u00fcber den Golf von Mexiko und den Mississippi von New York nach Chicago verladen worden. Die Messungen wurden also am selben Magneten durchgef\u00fchrt wie vor 20 Jahren, die Messtechnik indes hat seither gro\u00dfe Fortschritte gemacht.<\/p>\n

Viel Raum f\u00fcr Spekulationen<\/h3>\n

Aber wird die Genauigkeit ausreichen, um schon heute Abend den Beginn einer neuen Physik ausrufen zu k\u00f6nnen? Die Fachwelt rechnet zumindest mit einem deutlichen Fingerzeig. Au\u00dferdem werden die Messungen am Fermilab fortgesetzt; binnen ein oder zwei Jahren sollten endg\u00fcltige Ergebnisse zu erzielen sein.<\/p>\n

Die Diskussion dar\u00fcber, was es denn f\u00fcr Teilchen sein k\u00f6nnten, die auf die Myonen einwirken, haben indes l\u00e4ngst begonnen. Einen Mangel an Kandidaten f\u00fcr m\u00f6gliche Teilchen jenseits des Standardmodells gibt es dabei nicht. \u00bbInfrage kommen zum Beispiel zus\u00e4tzliche Higgs-Teilchen, Supersymmetrie, Leptoquarks oder Axione\u00ab, sagt St\u00f6ckinger. Hinter jedem dieser Schlagworte verbirgt sich eine andere komplizierte Theorie.<\/p>\n

Und jede dieser Theorien steht f\u00fcr eine m\u00f6gliche Variante, wie unser Universum in seinem Innersten aufgebaut ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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