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Teilchenphysik: Starre Teilchen halten Materie zusammen

Pionen halten Atomkerne zusammen. Am CERN haben Forscher nun erstmals präzise die Verformbarkeit der winzigen Teilchen im elektrischen Feld gemessen.
Atom

Pionen sind instabile, subatomare Teilchen, die mit dazu beitragen, dass Protonen und Neutronen im Atomkernen stabil zusammenhalten. Forschern um Eva-Maria Kabuß von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist es im Rahmen des COMPASS-Experiments am Kernforschungszentrum CERN erstmals gelungen, präzise die Polarisierbarkeit dieser winzigen Teilchen zu messen. Dabei zeigte sich: Pionen sind relativ starre Objekte, die sich in einem elektrischen Feld kaum verformen lassen.

Die Wissenschaftler schossen in ihrem Versuch einen hochenergetischen Pionenstrahl auf ein Ziel aus Nickel, dessen Kerne die Teilchen mit ihrem elektromagnetischem Feld ablenken und verformen. Dabei werden Lichtteilchen frei, deren Energie mit Hilfe von Detektoren gemessen werden kann. Ihre Daten, die die Forscher vor Kurzem im Fachmagazin "Physical Review Letters" veröffentlichten, stammen von Messungen, die bereits im Jahr 2009 durchgeführt wurden. Die Ergebnisse bestätigen die Erwartungen, die theoretische Physiker bereits gemäß des Standardmodells der Teilchenphysik hegten. Demnach steht die Polarisierbarkeit der Pionen in direktem Zusammenhang mit der Kernkraft: Je höher die Kernkraft, desto niedriger muss gleichzeitig die Verformbarkeit sein. Ältere Messungen hatten diese Annahme zunächst in Zweifel gezogen.

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