Die Schönheit der Physik

19. Oktober 2010, 21:36
posten

Wolfgang Dungel begeistert sich für die Ästhetik der Teilchen

Das Standardmodell, das gültige Weltbild der Teilchenphysik, besagt, dass es sechs Quarks gibt. Das Bottom Quark wurde 1973 gemeinsam mit dem Top Quark von den Physikern Kobayashi und Maskawa vorhergesagt und inzwischen experimentell nachgewiesen. Die Belle-Kollaboration in Tsukuba (Japan) hat sich ganz dem Vermächtnis der beiden Nobelpreisträger verschrieben.

Wolfgang Dungel, Forschungsassistent am Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, wertete für seine Dissertation Belle-Datensätze statistisch aus und bestimmte so die Größe eines der Elemente der CKM-Matrix, den Hauptbestandteil der Theorie von Kobayashi und Maskawa, die auch für das K und das M namensgebend sind. Das Resultat seiner Messungen am Belle-Detektor ist die präzise Bestimmung der schwachen Kernkraft in den Zerfällen eines Bottom Quarks in drei Teilchen: ein Charm Quark, ein Lepton und ein Neutrino. Für diese Leistung erhielt der 28-Jährige den Victor-Hess-Preis, der nach einem österreichischen Nobelpreisträger benannt ist.

Wenn unsere Vorstellung vom Urknall stimmt, müssen Materie und Antimaterie in gleicher Menge entstanden sein, wiewohl heute nur noch Materie übrig ist. "Die Physik muss diese Entwicklung beschreiben und verstehen. Neben vielen offenen Fragen ist eine der wichtigen Aussagen, dass es zwischen den beiden einen Unterschied geben muss, im Fachbegriff Asymmetrie genannt", erläutert Wolfgang Dungel. Der Prozess dahinter wird als "CP-Verletzung" bezeichnet. "Die Bedeutung von Kobayashi und Maskawa liegt im ganz großen Bild der Astroteilchenphysik. Sie haben gezeigt, dass das Standardmodell die CP-Verletzung erklären kann, wenn es mindestens sechs Quarks gibt, und wenn eine Reihe von Naturkonstanten, die in der CKM-Matrix kompakt angeordnet werden können, gewisse Bedingungen erfüllen", schildert der Teilchenphysiker.

Da in der Natur Quarks nicht einzeln auftreten, sondern immer nur in Form komplexerer Objekte wie Mesonen (ein Quark und ein Anti-Quark), kann in den Experimenten weit mehr passieren als nur der Prozess von Interesse. "Wir sehen nicht nur Effekte der schwachen, sondern auch solche der starken Wechselwirkung, welche die Atomkerne zusammenhält", erklärt der junge Forscher.

Neutrinos können mit Detektoren der Belle-Bauart nur indirekt nachgewiesen werden. Das Entscheidende an Dungels Arbeit war jedoch der mathematische Umweg zur Rekonstruktion der fehlenden Information über das ursprüngliche Bottom Quark. Belle ist übrigens ausnahmsweise keine Abkürzung - sondern bedeutet wirklich schön. Deshalb wird das Bottom Quark manchmal als Beauty-Quark bezeichnet.

Die Schönheit der Physik faszinierte den Korneuburger von klein auf. Zunächst hat es ihm der Weltraum angetan - "bis ich aufschnappte, dass die Welt des Allerkleinsten für die Welt des Allergrößten von großer Bedeutung ist". Wolfgang Dungel war stellvertretender Delegierter der European Particle Physics Outreach Group (EPPOG), die das Fach stärken und sichtbar machen möchte, und Teilnehmer beim Wissenschaftswettbewerb "Famelab", weil er die Vermittlung seines Forschungsgebiets an die Öffentlichkeit für eine spannende Verpflichtung hält. (Astrid Kuffner/DER STANDARD, Printausgabe, 20.10.2010)

 

  • Teilchenphysiker Dungel: dem Urknall auf der Spur.
    foto: hephy

    Teilchenphysiker Dungel: dem Urknall auf der Spur.

Share if you care.