Überraschung auf subatomarer Ebene

9. Februar 2001, 18:28

Die magnetischen Eigenschaften von Myonen lassen sich mit dem Standard-Modell der Materie nicht vereinbaren.

Upton - Das "Standard-Modell" der Materie gerät durch ein Experiment von Teilchenphysikern am Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, ins Schwanken. Die magnetischen Eigenschaften eines so genannten Myons – eines winzigen geladenen Elementarteilchens ähnlich dem Elektron – lassen sich durch die gültige Theorie nicht mehr erklären.

Die Forscher erzeugten die Myonen, indem sie schnelle Protonen in einem Teilchenbeschleuniger auf eine Oberfläche prallen ließen. Diese positiv geladenen Teilchen wiesen ein deutlich größeres magnetisches Moment auf als das theoretische Standard-Modell vorhersagt. "Wir sind zu 99 Prozent sicher und es gibt nur eine einprozentige Chance, dass kein Unterschied besteht", bewertet Physikerin Priscilla Cushman die Qualität der Experimente. Wie jedes Elektron trägt das rund 277 mal schwerere Myon eine einfache Ladung. Dadurch verhält es sich in einem äußeres Magnetfeld wie ein winziger Stabmagnet: Es wird auf eine Kreisbahn gelenkt und wechselt die magnetische Polarisierung fortlaufend. Aus diesem Verhalten schließen die Forscher eindeutig auf das gesamte wirksame magnetische Moment.

Ein Myon sendet zudem permanent so genannte virtuelle Photonen, W- und Z- Bosonen aus und fängt sie so schnell wieder ein, bevor diese nachgewiesen werden können. Diese beeinflussen ebenfalls das magnetische Moment. Doch der mit hoher Genauigkeit gemessene Wert lässt sich durch diese virtuellen Teilchen allein nicht erklären. Weitere Teilchen wären notwendig. Und gerade diese stehen im bisher gültigen Standard-Modell nicht zur Verfügung. Zur Erklärung bietet sich den Forschern die Theorie der Supersymmetrie an, welche bisher noch nicht experimentell belegt werden konnte. In dieser wird zu jedem bekannten Teilchen ein bisher unentdecktes Zwillingsteilchen vermutet.(pte)

  • Zerfallsprodukte unter sich: zwei Myonen (türkis), ein Neutrino (rosa) und vier Partikelstrahlen
    grafik: fermilab

    Zerfallsprodukte unter sich: zwei Myonen (türkis), ein Neutrino (rosa) und vier Partikelstrahlen

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