Klein, kleiner, am kleinsten

Schon die alten Griechen machten sich Gedanken darüber, woraus unsere Welt besteht und was die kleinsten Bausteine der Materie sind. Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler bis heute. Auch am LHC gehen Wissenschaftler der Frage nach den kleinsten Teilchen, aus denen unser Universum aufgebaut ist, auf den Grund.

Nach dem heutigen Wissensstand sind die Quarks – aus denen zum Beispiel ein Proton besteht – und die Leptonen – wie zum Beispiel das Elektron – die kleinsten und somit nicht weiter teilbaren Bausteine unserer Welt. Zwölf solcher Elementarteilchen gibt es in dem Standardmodell der Teilchenphysik. Diese zwölf Teilchen gelten bis heute als unteilbar, sind also die grundlegendsten Bausteine der Materie.

Doch woher weiß man das? Woher weiß man, dass sich nicht noch kleinere Teilchen in den Quarks verbergen? Ganz einfach: Bisher hat noch keine Messung gezeigt, dass Quarks aus noch kleineren Teilchen bestehen. Um möglichst tief in die Materie blicken zu können, brauchen die Wissenschaftler Teilchenbeschleuniger mit möglichst hohen Energien. Je höher die Energie, desto kleinere Objekte können die Wissenschaftler sichtbar machen. Der LHC als der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt öffnet damit ein neues Fenster in die Welt des Allerkleinsten.

Bereits letztes Jahr gab es erste Veröffentlichungen zu der Suche nach einer Struktur der Quarks. Die Forscher suchten nach so genannten angeregten Zuständen von Quarks. Diese angeregten Quarks besitzen zusätzliche Energie und damit einen höhere Masse als „normale“ Quarks – und daran können die Wissenschaftler sie dann auch erkennen. Damit ein Quark jedoch so einen angeregten Zustand einnehmen kann, muss es aus mehreren Teilchen bestehen. Die Wissenschaftler haben bei ihren Untersuchungen herausgefunden, dass in dem bisher mit dem LHC erschlossenen Energiebereich keinen angeregten Quarks existieren und es keine Hinweise auf kleinere Teilchen gibt. Doch bis jetzt läuft der LHC nur bei halber Kraft. Wer weiß welche Einblicke er uns in den nächsten Jahren noch liefern wird.