Teilchenphysik Erfolgreiche Suche nach drei aus einer Milliarde

6 aus 49 wie beim Lotto sind schwierig? Versuchen Sie es mal mit 3 aus 1.000.000.000! Physiker vom Kernforschungszentrum Cern haben eine besonders seltene Zerfallsreaktion studiert. Ihre Ergebnisse verraten etwas über das Standardmodell der Teilchenphysik.

Forschungszentrum Cern: Standardmodell einer harten Prüfung unterzogen
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Forschungszentrum Cern: Standardmodell einer harten Prüfung unterzogen


Wirklich zufrieden sind Physiker mit ihren Modellen nie - weswegen sie sie ständig auf die Probe stellen. Das Standardmodell der Teilchenpyhsik muss sich beispielsweise permanent behaupten, wenn an Teilchenbeschleunigern Daten gesammelt werden. Und so mancher hofft, dass es hier und da versagt. Das wäre schließlich ein Hinweis auf eine Physik jenseits des Standardmodells.

Auf einer Fachkonferenz im schwedischen Stockholm legten Physiker des Kernforschungszentrums Cern nun Daten vor, die das Standardmodell bekräftigen. Am LHC beobachteten sie einen der seltensten bekannten Zerfallsprozesse: den eines Bs-Mesons in zwei Muonen.

Von einer Milliarde Bs-Mesonen würden laut Vorhersage des Standardmodells etwa drei so zerfallen, dass zwei Muonen entstehen, teilte die Forschergruppe des CMS-Experiments am Cern mit.

Mesonen bestehen aus einem Quark und einem Antiquark und sind deshalb instabil. In gewöhnlicher Materie auf der Erde sind sie nicht zu finden. Aber sie können an Teilchenbeschleunigern erzeugt werden.

Myonen kann man sich nach Angaben der Physiker als die etwas gewichtigeren Cousins des Elektrons vorstellen. Sie haben ebenso wie die Forscher vom LHCb-Experiment die seltenen Zerfallsprozesse untersucht.

Aber was ist mit Antimaterie? Und Dunkler Energie?

Beide Gruppen kommen zum selben Schluss: Die Daten stimmen sehr gut mit der Vorhersage des Standardmodells überein. Es zerfallen etwa drei von einer Milliarde Bs-Mesonen in zwei Myonen. Die Wahrscheinlichkeit, dass dieses passende Ergebnis rein zufällig entstanden ist und gar nicht stimmt, liegt laut CMS-Experiment bei rund 1 zu 100.000.

Dennoch ist das Standardmodell nicht der Weisheit letzter Schluss für Physiker. Es beschreibt zwar bisherigen Beobachtungen zufolge das Verhalten von Elementarteilchen sehr genau. Doch eine der Grundkräfte der Natur, die Gravitation, wird von dem Modell nicht erfasst. Ebenso lassen sich mit ihm keine Vorhersagen über die Dunkle Materie oder Dunkle Energie treffen. Es beschreibt lediglich die gewöhnliche Materie (und Antimaterie).

Doch damit sind nach neuesten Analysen nur knapp fünf Prozent des Kosmos überhaupt erfasst. Den großen Rest füllen Theorien zufolge zwei immer noch recht Unbekannte: Dunkle Materie (rund 26 Prozent) und Dunkle Energie (rund 69 Prozent). Auch erklärt das Standardmodell nicht, warum sich Materie und Antimaterie nach dem Urknall nicht gegenseitig ausgelöscht haben, sondern stattdessen die Materie die Überhand gewann.

Es wird also weiterhin kräftig am Standardmodell gerüttelt werden - in der Hoffnung auf noch bessere Modelle.

wbr

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