Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Titelthema: Jenseits des Standardmodells: Ultraleichten Teilchen auf der Spur

Bisherige Ansätze bei der Suche nach neuen Teilchen, vor allem den Bestandteilen der Dunklen Materie, blieben bislang erfolglos. Physiker setzen daher auf unkonventionelle Strategien. Mit auf den ersten Blick erstaunlich einfach wirkenden Experimenten wollen sie ultraleichte Axionen und deren Verwandte aufspüren.
Ultraleichte Teilchen, AxionLaden...

Im Juli 2012 eroberten die Physiker die Schlagzeilen. Am CERN bei Genf, genauer am Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider), hatten sie mit dem Higgs-Boson ein neues Elementarteilchen gefunden. Die Aufregung war verständlich: Es handelte sich dabei um den lange gesuchten letzten Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik, das die elementarsten Materiebausteine und ihre zugehörigen Wechselwirkungen beschreibt und damit das, was die Welt im Innersten zusammenhält. Außerdem belegte der Fund, dass die Physiker auf die richtige Strategie gesetzt hatten, nämlich auf den Bau eines Riesenbeschleunigers, der mit seinen hohen Energien auch besonders schwere Teilchen nachweisen kann. Sogar über den Bau noch größerer Maschinen wird nun nachgedacht.

Andererseits verdeckt dieser Erfolg die Tatsache, dass der LHC eine weitere mit ihm verbundene Hoffnung bislang nicht erfüllt hat: nämlich auch Teilchen der so genannten Dunklen Materie nachzuweisen. Möglicherweise sorgen erst die höheren Energien, die der Beschleuniger ab 2015 erreichen wird, für den Durchbruch. Daneben lassen theoretische und experimentelle Fortschritte aber auch die Suche in entgegengesetzter Richtung sehr viel versprechend erscheinen, nämlich die nach extrem leichten Teilchen.

Bereits vor der Entdeckung des Higgs war klar, dass das Standardmodell die uns umgebende Materie auf einer fundamentalen Ebene und höchst präzise beschreibt. Bis heute hat kein Laborexperiment eine signifikante Abweichung von seinen Vorhersagen ergeben. Auch das Higgs selbst hat diesen theoretischen Rahmen glänzend bestätigt. Trotzdem suchen die Forscher nach Physik jenseits des Standardmodells; unter anderem deshalb, weil astronomische Beobachter in den vergangenen Jahrzehnten zu dem überraschenden Befund gekommen sind, dass sich nur 15 Prozent der Materie im Kosmos mit den üblichen Teilchen erklären lassen. Die verbleibenden 85 Prozent – und damit der Löwenanteil – entfallen dagegen auf Dunkle Materie. Über die Teilchen, aus der sich diese Substanz vermutlich zusammensetzt, wissen wir lediglich, dass sie allenfalls ein wenig mit Licht und anderen Teilchen aus dem Standardmodell wechselwirken. Trotzdem sind sie kaum aus dem Universum wegzudenken: Dank ihrer Schwerkraftwirkung ballen sie sich bevorzugt zu gigantischen Klumpen, innerhalb derer sich Galaxien wie unsere Milchstraße bilden können.

Doch woraus besteht die Dunkle Materie? Und warum haben wir sie noch nicht gefunden? ...

Juni 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Juni 2014

Kennen Sie schon …

50/2019

Spektrum - Die Woche – 50/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns der Dunklen Energie, Vulkanen und dem Alkohol.

46/2019

Spektrum - Die Woche – 46/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns Supraleitern, der Schizophrenie und dem Trinkwasser.

41/2019

Spektrum - Die Woche – 41/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns den Nobelpreisen, Otto Lilienthal und der KI.

Lesermeinung

2 Beiträge anzeigen

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Bähre, R. et al.: Any Light Particle Search II – Technical Design Report. In: Journal of Instrumentation 8, T09001, 8. September 2013

Baker, K. et al.: The Quest for Axions and other New Light Particles. In: Annalen der Physik 525, S. A93 - A99, 2013

Jaeckel, J., Ringwald, A.: The Low-Energy Frontier of Particle Physics. In: Annual Review of Nuclear and Particle Science 60, S. 405 - 437, 2010

Redondo, J., Ringwald, A.: Light Shining through Walls. In: Contemporary Physics 52, S. 211 - 236, 2011