Wenn Sie dachten, Quantenentdeckungen müssten warten, bis der Large Hadron Collider (LHC) 2009 wieder eingeschaltet wird, liegen Sie falsch. Es scheint, dass der Tevatron-Teilchenbeschleuniger im Fermilab in Batavia, Illinois, entdeckt hat…
…etwas.
Wissenschaftler am Tevatron zögern, neue Ergebnisse des Collider Detector am Fermilab (CDF) als „neue Entdeckung“ zu bezeichnen weiß nicht was ihre Ergebnisse nahelegen. Während Kollisionen zwischen Protonen und Anti-Protonen überwachte die CDF den Zerfall von Bodenquarks und Boden-Anti-Quarks in Myonen. CDF-Wissenschaftler entdeckten jedoch etwas Seltsames. Zu viele Myonen wurden durch die Kollisionen erzeugt, und Myonen waren außerhalb des Strahlrohrs entstehen…
Der Tevatron wurde 1983 eröffnet und ist derzeit der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Es ist der einzige Kollider, der Protonen und Antiprotonen auf 1 TeV-Energie beschleunigen kann, aber er wird vom LHC übertroffen, wenn er irgendwann Anfang nächsten Jahres endlich in Betrieb geht. Sobald der LHC online geht, wird die subatomare Flamme an den europäischen Beschleuniger weitergeleitet und der Tevatron wird für einige Zeit im Jahr 2010 für die Stilllegung vorbereitet. Bevor diese leistungsstarke Anlage jedoch geschlossen wird, wird sie die Materie noch eine Weile weiter untersuchen.
In jüngsten Protonenkollisionsexperimenten sahen Wissenschaftler, die das CDF verwendeten, etwas, das sie mit unserem derzeitigen Verständnis der modernen Physik nicht erklären konnten.
Die Partikelkollisionen treten innerhalb des 1,5 cm breiten „Strahlrohrs“ auf, das die relativistischen Partikelstrahlen kollimiert und auf einen Punkt fokussiert, an dem die Kollision auftreten soll. Nach der Kollision wird der resultierende Partikelstrahl von den umgebenden Schichten der Elektronik erfasst. Das CDF-Team stellte jedoch fest, dass nach der Kollision zu viele Myonen erzeugt wurden. Außerdem wurden unerklärlicherweise Myonen erzeugt draußen das Strahlrohr ohne Spuren in den innersten Schichten der CDF-Detektoren.
CDF-Sprecher Jacobo Konigsberg möchte betonen, dass weitere Untersuchungen durchgeführt werden müssen, bevor eine Erklärung gefunden werden kann. „Wir haben eine weltliche Erklärung dafür nicht ausgeschlossen, und ich möchte das sehr deutlich machen," er sagte.
Theoretiker sind jedoch nicht so zurückhaltend und sind sehr gespannt, was dies für das Standardmodell subatomarer Teilchen bedeuten könnte. Wenn sich der Nachweis dieser überschüssigen Myonen als richtig erweist, hat das „unbekannte“ Teilchen eine Lebensdauer von 20 Pikosekunden und kann sich 1 cm durch die Seite des Strahlrohrs bewegen und dann in Myonen zerfallen.
Dan Hooper, ein anderer Fermilab-Wissenschaftler, weist darauf hin, dass es eine große Entdeckung wäre, wenn dies wirklich ein bisher unbekanntes Teilchen wäre. „Ein Zentimeter ist für die meisten Arten von Partikeln ein langer Weg, um vor dem Zerfall zu gelangen", Sagt. „Es ist zu früh, um viel darüber 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 aufregend," er sagt. „Es wäre ein Hinweis auf die Physik, der vielleicht noch interessanter ist, als wir vorher vermutet haben.”
Teilchenbeschleuniger haben eine lange Tradition darin, unerwartete Ergebnisse zu erzielen. Vielleicht könnte dies ein Indikator für ein Teilchen sein, das zuvor übersehen wurde, oder interessanterweise. nicht vorhergesagt. Natürlich postulieren Wissenschaftler schnell, dass dunkle Materie dahinter steckt.
Weiner hat mit seiner Kollegin Nima Arkani-Hamed ein Modell formuliert, das die Existenz von Partikeln der dunklen Materie im Universum vorhersagt. In ihrer Theorie interagieren Teilchen der Dunklen Materie untereinander über krafttragende Teilchen mit einer Masse von ungefähr 1 GeV. Es wurde berechnet, dass die außerhalb des Strahlrohrs erzeugten CDF-Myonen von einem „unbekannten“ zerfallenden Mutterteilchen mit einer Masse von ungefähr 1 GeV erzeugt werden.
Der Vergleich ist bemerkenswert, aber Weiner weist schnell darauf hin, dass mehr Arbeit erforderlich ist, bevor die CDF-Ergebnisse mit dunkler Materie verknüpft werden können. „Wir versuchen das herauszufinden," er sagte. „Aber ich würde mich trotzdem über die CDF-Daten freuen.”
Vielleicht müssen wir nicht auf den LHC warten, möglicherweise wird eine neue Physik entdeckt, bevor der brandneue CERN-Beschleuniger überhaupt repariert wird ...
Quelle: Neuer Wissenschaftler
