Physiker des College of Arts and Sciences an der Syracuse University haben wichtige Entdeckungen hinsichtlich eines bestimmten B-Mesons gemacht – etwas, das erklären könnte, warum das Universum mehr Materie als Antimaterie enthält. Der renommierte Professor Sheldon Stone und seine Kollegen gaben ihre Ergebnisse im Rahmen eines Workshops am CERN in Genf (Schweiz) bekannt. Der Workshop mit dem Titel “ Implications of LHCb Measurements and Their Future Prospects“ ermöglichte ihm und anderen Mitgliedern der Large Hadron Collider beauty (LHCb) Collaboration den Austausch der neuesten Forschungsergebnisse.
Die LHCb Collaboration ist ein multinationales Experiment, das versucht zu erforschen, was nach dem Urknall geschah, warum Materie überlebte und im Universum aufblühte. LHCb ist ein internationales Experiment am CERN, an dem mehr als 800 Wissenschaftler und Ingenieure aus der ganzen Welt beteiligt sind. Stone leitet am CERN ein Team aus 15 Physikern der Syracuse University.
„Viele internationale Experimente sind an dem Bs-Meson interessiert, weil es zwischen einem Materie- und einem Antimaterieteilchen oszilliert“, sagte Stone, der der High-Energy Physics Group der Syracuse University vorsteht. „Seine Eigenschaften zu verstehen, könnte Licht auf die Charge-Parity (CP) Verletzung werfen, die sich auf das Gleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum bezieht und eine der größten Herausforderungen in der Teilchenphysik ist.“
Wissenschaftler glauben, dass aus der Energie vor rund 14 Milliarden Jahren gleich große Mengen Materie und Antimaterie entstanden. Als sich das Universum abkühlte und ausdehnte, änderte sich seine Zusammensetzung. Die Antimaterie verschwand nach dem Urknall und ließ Materie zurück, aus der alles besteht – von Sternen und Galaxien bis zum Leben auf der Erde.
„Etwas musste geschehen sein, das eine zusätzliche CP-Verletzung verursachte und dadurch das Universum schuf, so wie wir es kennen“, sagte Stone. Er denkt, ein Teil der Antwort liegt im Bs-Meson, das ein Antiquark und ein Strangequark enthält und durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten wird. Ein Quark ist ein punktartiges Objekt, das in Protonen und Neutronen vorhanden ist, welche den Kern eines Atoms bilden.
Das CERN in Genf ist eine europäische Forschungsorganisation, die das weltgrößte Teilchenphysiklabor betreibt. Hier haben Stone und sein Forschungsteam, darunter Liming Zhang, ein früherer Forscher an der Syracuse University und derzeit Professor an der Tsinghua University in Peking (China), zwei bedeutende Experimente studiert, die 2009 am Fermilab durchgeführt wurden. Das Fermilab ist ein Forschungslabor für Hochenergiephysik in der Nähe von Chicago (USA).
Die Experimente wurden mit dem Collider Detector at Fermilab (CDF) und DZero (D0) gemacht – das sind vier Stockwerke hohe Detektoren, die Teil des jetzt außer Betrieb gegangenen Tevatron waren. Das Tevatron war zum damaligen Zeitpunkt einer der energiereichsten Teilchenbeschleuniger der Welt. „Die Ergebnisse von D0 und CDF zeigten, dass die Materie-Antimaterie-Oszillationen des Bs-Mesons vom Standardmodell der Physik abwichen, aber die Unsicherheiten in den Ergebnissen waren zu groß, um irgendwelche zuverlässigen Schlüsse zu ziehen“, sagte Stone.
Er und Zhang hatten keine andere Wahl, als eine Technik zu entwickeln, die präzisere Messungen von Bs-Mesonen erlaubte. Ihre neuen Ergebnisse zeigen, dass der Unterschied in den Oszillationen zwischen den Bs-Mesonen und den Anti-Bs-Mesonen genau dem entsprechen, was das Standardmodell vorausgesagt hat.
Stone sagte, die neuen Messungen schränken jene Bereiche dramatisch ein, in denen sich neue Physik verbergen könnte, was Physiker dazu zwingt, ihre Suche auf andere Bereiche auszuweiten. „Jeder weiß, dass es neue Physik gibt. Wir müssen nur empfindlichere Analysen durchführen, um sie aufzudecken“, ergänzte er.
Quelle: http://news.syr.edu/syracuse-physicists-closer-to-understanding-balance-of-matter-antimatter-28297/
(THK)
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