Auch das Deuteron ist kleiner als bisher angenommen

12. August 2016, 09:00
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Neue Messungen von Schweizer Forschern bescheinigen auch dem Deuteron einen kleineren Durchmesser

Viligen – Eigentlich ist es ein sehr gewöhnliches Teilchen, das in jedem Atomkern unseres Körpers und um uns herum vorkommt. Und doch gibt das Proton Physikern seit Jahren Rätsel auf, genauer gesagt dessen Durchmesser. 2010 berichtete ein internationales Forscherteam, dass eine neue Vermessung des Protons per Laserspektroskopie am Paul Scherrer Institute (PSI) in Viligen/Schweiz einen vier Prozent kleineren Durchmesser ergab als frühere Messungen.

Waren frühere Methoden durch einen systematischen Fehler verfälscht oder war gar eine unbekannte physikalische Kraft am Werk? Diese Frage stellt sich nun auch für das Deuteron – den Atomkern des schweren Wasserstoffisotops Deuterium, bestehend aus einem Proton und einem Neutron. Auch bei diesem hat die gleiche Forschungsgruppe am PSI einen kleineren Radius gemessen, wie sie im Fachjournal "Science" berichten.

"Dass aber unsere Methode, die Laserspektroskopie, fehlerhaft ist, glaubt inzwischen niemand mehr aus der Community", so Koautor Aldo Antognini in einer Mitteilung. Der kleinere Wert für den Protonradius wurde schon 2013 bestätigt – und nun ein weiteres Mal über den ebenfalls kleineren Deuteronradius.

Messproblem realistisch

"Natürlich kann es nicht sein, dass das Deuteron – genauso wenig wie das Proton – zwei verschiedene Größen hat", so Antognini weiter. Deshalb suchen Physiker nach einer Erklärung für die rätselhaften Größenunterschiede. Eine bisher unbekannte physikalische Kraft wäre zwar ein aufregendes Szenario, aber auch ein unwahrscheinliches, so der Forscher.

Wahrscheinlicher ist, dass bei früheren Messungen, die zum Teil auf Wasserstoffspektroskopie beruhten, ein systematisches Problem bestand. Deshalb rüsten Wissenschafter weltweit ihre Messinstrumente auf, um größere Messgenauigkeiten zu erreichen.

Sollte sich der Verdacht auf einen systematischen Fehler bei früheren Messungen bestätigen, müssten die sogenannte Rydbergkonstante – eine Grundkonstante in der Physik – und womöglich weitere Naturkonstanten minimal korrigiert werden. (APA, red, 11. 8. 2016)

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