Dortmunder Physikern gelingt Erfolg am Cern

Physikern aus Dortmund ist mit anderen internationalen Wissenschaftlern am weltberühmten Kernforschungszentrum Cern in der Schweiz ein spektakulärer Erfolg gelungen. Es geht um einen exotischen Teilchenzerfall. Wir beantworten die wichtigsten Fragen.

Dortmund.. Worum geht es?

Ein 40-köpfiges Team aus Dortmund arbeitet am Teilchenbeschleuniger LHC am Cern in der Schweiz. Darunter ist auch Dr. Johannes Albrecht von der TU Dortmund. Das Team hat jetzt ein besonders seltenes Zerfallsereignis von Teilchen beobachtet - eine Nadel im Heuhaufen.

Was ist das Cern?

Cern steht für Conseil Europen pour la Recherche Nuclaire, also die Europäische Organisation für Kernforschung. Es ist eines der größten und renommiertesten Zentren für physikalische Grundlagenforschung der Welt und liegt bei Genf in der Schweiz.

Was machen die Forscher am Cern?

Forscher nutzen die größten Geräte - Teilchenbeschleuniger und Detektoren -, um die kleinsten Bestandteile der Materie zu erforschen: die Elementarteilchen. "Die Grundidee ist, die Natur auf der allerkleinsten Skala zu verstehen", sagt Dr. Johannes Albrecht zur Arbeit am Cern. Die Physiker schauen auf die winzigsten Teilchen, die der Mensch kennt: Elektronen, Myonen, Neutrinos und Quarks. "Die sind so klein, dass wir sie nicht messen können." Sie werden punktförmig genannt. Das einzige, was man heute über ihre Größe sagen kann, beschreibt der Dortmunder Physiker so: "Sie sind kleiner als 10 hoch minus 18 Meter, also: nach 17 Nullen hinter dem Komma kommt vielleicht eine 1 - vielleicht aber auch noch lange nicht." Die winzigen Teilchen untersuchen die Wissenschaftler mithilfe des Large Hadron Colliders (LHC).

Was ist der Large Hadron Collider (LHC)?

Der größte Teilchenbeschleuniger der Welt. Der LHC befindet sich in einem 27 Kilometer langen Ringtunnel. Hier werden Teilchen auf beinahe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zum Kollidieren gebracht. Daraus erhoffen sich Forscher Rückschlüsse auf die fundamentalen Gesetze des Universums. Die Maschine liegt tief unter der Erde - auf schweizerischem und französischem Staatsgebiet. Anfang Juni startet der LHC nach zweijähriger Pause erneut.

Was genau haben die Dortmunder Wissenschaftler rausgefunden?

Sie haben einen seltenen Zerfall von Teilchen aufgespürt. Im Wissenschaftsmagazin "Nature" haben die Wissenschaftler ihre Forschungsergebnisse vorgestellt. Wie kompliziert das ist, beweist schon die Autorenliste: Sie umfasst mehr als 3000 Namen. Der Inhalt des "Nature"-Artikels ist für Laien schwer verständlich: Die Forscher haben beobachtet, wie ein sogenanntes Bs-Meson, ein sehr kurzlebiges Teilchen, in zwei Myonen zerfällt - das sind quasi schwerere Verwandte der Elektronen. Das ist vor allem deshalb spektakulär, weil ein solche Zerfall unter Milliarden nur einige wenige Mal auftritt.

Wie sind die Forscher auf den Teilchenzerfall gestoßen und was bedeutet das?

Bei der Beobachtung - aber nicht zufällig. Die Wissenschaft ist diesem geheimnisvollen Prozess seit 30 Jahren auf der Spur. Albrecht widmet sich dem Thema seit 2009. "Es ging darum, ein sogenanntes Standardmodell der Teilchenphysik zu überprüfen", erklärt Albrecht. Die Häufigkeit der Zerfälle war Gegenstand der Forschungsarbeit. 3,6 Mal pro Milliarde waren erwartet, 2,8 Mal wurden ermittelt. "Das verträgt sich mit den Erwartungen", eine gewisse Abweichung sei normal. Die Präzision der Theorie sei ein wirklich großer Erfolg. Sie bestätigt das Modell und gibt Aufschluss über die sogenannte Supersymmetrie, das neue Top-Thema in der Teilchenphysik.

Wie lief das Experiment?

Einige Hundert Milliarde Zerfälle haben die Forscher für das Ergebnis erfasst und mit komplexen Methoden bearbeitet. Die Daten wurden noch im Detektor gemessen und quasi im Vorbeiströmen ausgelesen. Um die ungeheure Datenmenge zu bewältigen, waren 30 000 Computer im Einsatz. "Die anschließende Analyse dauert Jahre."