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Paul Scherrer Institut - Quelle Wikipedia - Voyager
Schweizer Forscher bringen Grundfeste der Physik ins wanken
Schweizer Forscher des renommierten Paul-Scherrer-Instituts haben festgestellt, dass Protonen wesentlich kleiner sind als bisher angenommen. Damit werden grundlegende Fragen zur Physik von Atomen aufgeworfen. Sogar die Existenz einer bisher unbekannten Naturkraft wird erwogen.


(die verwendete Laseranlage zur Messung der Protonen - Quelle Tagesanzeiger vom 25.5.2013)

hg. Das Proton bildet mit dem Elektron das Wasserstoffatom und damit das mit Abstand häufigste im Universum vorkommende Element. Seit mittlerweile 100 Jahren bekannt, wirft es gegenwärtig neue Fragen auf. Schweizer Forscher entdeckten anhand von Messungen des Teilchen-Beschleunigers des Paul-Scherrer-Instituts, dass Protonen ca. 4% kleiner sind, als bisher angenommen.

Handelt es sich bei den Feststellung nicht um Messfehler, könnte das die Grundfeste der modernen Physik erschüttern. Es bedürfte nämlich einer neuen, bisher unbekannten Naturkraft um das Zusammenspiel der verschiedenen Atomteile zu erklären..

Die neuen Erkenntnisse wurden anhand von Experimenten gewonnen, die während rund 10 Jahren vorbereitet und durchgeführt wurden. Um die Grösse von Protonen präziser ermitteln zu können, liessen die Forscher diese nicht - wie üblich - von Elektronen umkreisen, sondern von Myonen. Myonen bewegen sich wesentlich enger um das Proton. "Wie ein tieffliegender Satelit schärfere Bilder von der Erde macht als ein hoch fliegender..." kann mittels des Myons die Grösse des Protons besser "abgescannt" werden.

Was grundsätzlich einfach tönt, ist in Realität höchst komplex. Teilchen werden bis auf 80% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und auf Kohlenstoff-Atome "geschossen". Bei diesem Prozess entstehen Myonen. "Es ist der weltweit stärkste Myonenstrahl dieser Art" sagt Randolf Pohl vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München, der ebenfalls am Experiment beteiligt war. 1

Die entstehenden Myonen werden dann von Spezialmagneten gebremst , gebündelt und in einen "Topf" mit Wassstoffgas gelenkt. Die Myonen bremsen dabei weiter ab, bis sie von Protonen eingefangen werden und diese umkreisen. Da Myonen höchst instabil sind, dauert der Zustand, bei dem Myonen Protonen umkreisen nur eine Millionstelsekunde. In diesem Zeitraum muss der Durchmesser des Protons gemessen werden.

Der Messvorgang läuft wie folgt ab: Im richtigen Augenblick wird ein Laserimpuls in den Wasserstoffgas-Topf geschossen, der seinerseits die Myonen zu einen schwachen Röntgenblitz veranlasst. Dieser Röntgenblitz kann mittels spezieller Detektoren wahrgenommen werden. Anhand der Messdaten der Detektoren lässt sich letztlich der Durchmesser des Protons präzise ableiten.

Noch sind sich die Forscher nicht sicher, ob nicht spezielle Effektive, die noch nicht abschliessend kontrolliert werden können, die ermittelte Grössendiskrepanz der Protonen verursacht. Sollte sich aber die verminderte Grösse von Protonen bestätigen, wären die Auswirkungen drastisch. Der Atomwissenschaftler Pohl meint hierzu: "Das würde dem Standardmodell der Teilchenphysik, das den Aufbau der Materie erklärt, heftig widersprechen. Es müsste so etwas wie eine neue, bislang unbekannt Naturkraft geben, die zwischen Myon und Protonen herrscht..." 1


Quelle
1 Tagesanzeiger vom 25.5.2013 - "Forscher in der Schweiz rütteln an den Grundfest der Physik"



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