Kern und Anti-Kern genau untersucht

Das ALICE-Experiment am CERN. Bild: CERN

In der Teilchenphysik ist es wichtig, Dinge und ihre Eigenschaften genau zu kennen, um sie mit andern vergleichen und daraus Rückschlüsse ziehen zu können. Wissenschaftler am ALICE-Experiment, das am Large Hadron Collider am CERN vor allem nach einem besonderen Materiezustand sucht, haben jetzt im Fachjournal Nature Physics so eine genaue Messung veröffentlicht. Sie befasst sich mit dem Unterschied der Verhältnisse von Masse und elektrischer Ladung zwischen leichten Atomkernen und Anti-Atomkernen. Die Messung bestätigt eine theoretische Vorhersage und damit ein grundlegendes physikalisches Gesetz namens CPT mit bisher unerreichter Genauigkeit – das Standardmodell der Teilchenphysik hält weiter.

Die ALICE-Forscher haben für Ihre Analyse Deuteronen (Wasserstoffkerne mit einem zusätzlichen Neutron), Anti-Deuteronen und Helium-3-Kerne (zwei Protonen und ein Neutron) und ihre Anti-Kerne untersucht. Ihr besonderes Augenmerk lag dabei auf an der Art, wie sich Protonen und Neutronen im Kern aneinander binden, und ob es hier zwischen Teilchen und Antiteilchen einen Unterschied gibt. Die Messung ist um ein vielfaches genauer als vorherige Ergebnisse und grenzt die Suche nach Phänomenen jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik weiter ein.

Wichtige Vorarbeit zu dieser Messung haben deutsche Gruppen aus den Universitäten Frankfurt und Heidelberg und dem Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GSI gemacht. “Wir haben die absolut wichtige Teilchenidentifizierung von Deuteronen und Helium-3 sowie deren Antiteilchen mit dem Spurdetektor von ALICE, der TPC, organisiert”, erläutert Peter Braun-Munzinger von der GSI. “Dazu sind gerade drei ALICE-Papiere herausgekommen, auf deren Grundlage die jetzt veröffentlichte Analyse gemacht wurde.”
Die ALICE-Messung ergänzt ein letzte Woche veröffentliches Papier des BASE-Experiments am CERN, das nach Unterschieden zwischen Protonen und Antiprotonen sucht und in dem Papier die bisher genauesten Ergebnisse zu ihren Eigenschaften präsentiert