[/caption]Wenn Sie dachten, dass Quantenentdeckungen warten müssten, bis der Large Hadron Collider (LHC) 2009 wieder eingeschaltet wird, liegen Sie falsch. Nur weil der LHC die nächste Stufe in der Evolution von Teilchenbeschleunigern darstellt, heißt das nicht, dass die etablierten und langjährigen Beschleunigeranlagen der Welt bereits geschlossen und die Stadt verlassen haben. Es scheint, dass der Teilchenbeschleuniger Tevatron am Fermilab in Batavia, Illinois, entdeckt hat…
...etwas.
Wissenschaftler am Tevatron zögern, neue Ergebnisse des Collider Detector at Fermilab (CDF) als „neue Entdeckung“ zu feiern, da sie einfachweiß nichtwas ihre Ergebnisse vermuten lassen. Während der Kollisionen zwischen Protonen und Anti-Protonen überwachte das CDF den Zerfall von Bottom-Quarks und Bottom-Anti-Quarks in Myonen. CDF-Wissenschaftler entdeckten jedoch etwas Seltsames.Zu vieleMyonen wurden durch die Kollisionen erzeugt, und Myonen wurdenaußerhalb des Strahlrohres entstehen...
Das Tevatron wurde 1983 eröffnet und ist derzeit der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Es ist der einzige Collider, der Protonen und Antiprotonen auf 1 TeV-Energien beschleunigen kann, aber er wird vom LHC übertroffen, wenn er Anfang nächsten Jahres endlich in Betrieb geht. Sobald der LHC ans Netz geht, wird die subatomare Flamme an den europäischen Beschleuniger übergeben und das Tevatron wird irgendwann 2010 für die Stilllegung vorbereitet. Doch bevor diese leistungsstarke Anlage geschlossen wird, wird sie noch eine Weile weiter Materie untersuchen.
In jüngsten Protonenkollisionsexperimenten sahen Wissenschaftler, die das CDF verwendeten, etwas, das sie mit unserem derzeitigen Verständnis der modernen Physik nicht erklären konnten.
Die Teilchenkollisionen finden innerhalb des 1,5 cm breiten „Strahlrohrs“ statt, das die relativistischen Teilchenstrahlen kollimiert und auf einen Punkt fokussiert, an dem die Kollision stattfindet. Nach der Kollision wird der entstehende Partikelnebel von den umgebenden Elektronikschichten erkannt. Das CDF-Team entdeckte jedoch, dass nach der Kollision zu viele Myonen erzeugt wurden. Außerdem wurden auf unerklärliche Weise Myonen erzeugtaußendas Strahlrohr ohne Spuren in den innersten Schichten von CDF-Detektoren.
CDF-Sprecher Jacobo Königsberg betont, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, bevor eine Erklärung gefunden werden kann. “Wir haben eine banale Erklärung dafür nicht ausgeschlossen, und das möchte ich sehr deutlich machen,' er sagte.
Theoretiker sind jedoch nicht so zurückhaltend und sehr gespannt, was dies für das Standardmodell der subatomaren Teilchen bedeuten könnte. Sollte sich der Nachweis dieser überschüssigen Myonen als richtig erweisen, hat das „unbekannte“ Teilchen eine Lebensdauer von 20 Pikosekunden und die Fähigkeit, 1 cm durch die Seite des Strahlrohres zu wandern und dann in Myonen zu zerfallen.
Dan Hooper, ein weiterer Fermilab-Wissenschaftler, weist darauf hin, dass es eine riesige Entdeckung wäre, wenn es sich tatsächlich um ein bisher unbekanntes Teilchen handelt. “Ein Zentimeter ist für die meisten Teilchen ein langer Weg, bevor sie zerfallen“, sagt. “Es ist zu früh, dazu viel zu sagen. Wenn sich jedoch herausstellt, dass ein neues „langlebiges“ Teilchen existiert, wäre dies eine sehr große Sache. '
Neal Weiner von der New York University stimmt Hooper zu. “Wenn das stimmt, ist es einfach unglaublich spannend,' er sagt. “Es wäre ein Hinweis auf die Physik, vielleicht noch interessanter, als wir bisher vermutet haben. '
Teilchenbeschleuniger haben eine lange Geschichte mit unerwarteten Ergebnissen, vielleicht könnte dies ein Hinweis auf ein Teilchen sein, das zuvor übersehen wurde, oder interessanter:nicht vorhergesagt. Wissenschaftler postulieren natürlich schnell, dass dunkle Materie dahinter stecken könnte.
Weiner hat zusammen mit seiner Kollegin Nima Arkani-Hamed ein Modell formuliert, das die Existenz von Teilchen der Dunklen Materie im Universum vorhersagt. In ihrer Theorie wechselwirken die Teilchen der Dunklen Materie untereinander über krafttragende Teilchen mit einer Masse von etwa 1 GeV. Die außerhalb des Strahlrohres erzeugten CDF-Myonen werden von einem „unbekannten“ zerfallenden Elternteilchen mit einer Masse von etwa 1 GeV erzeugt.
Der Vergleich ist frappierend, aber Weiner weist schnell darauf hin, dass noch mehr Arbeit erforderlich ist, bevor die CDF-Ergebnisse mit dunkler Materie in Verbindung gebracht werden können. “Das versuchen wir herauszufinden,' er sagte. “Aber ich würde mich trotzdem über die CDF-Daten freuen. '
Vielleicht müssen wir nicht auf den LHC warten, einige neue Physik könnte entdeckt werden, bevor der brandneue CERN-Beschleuniger überhaupt repariert wird…
Quelle: Neuer Wissenschaftler