Hunderte von Elementarteilchen sind mittlerweile entdeckt. Ähnlich wie Chemiker die chemischen Elemente im Periodensystem anordnen, sortieren auch die Teilchenphysiker die Bausteine der Materie. Ihr Standardmodell der Teilchenphysik soll dazu beitragen, ein Verständnis des großen Ganzen und seiner Zusammenhänge zu erlangen.
Fahndung in Beschleunigern
Alle bislang entdeckten Teilchen und ihre Eigenschaften sind in einem an die 2.000 Seiten dicken Buch, der „Review of Particle Physics“, aufgeführt und sortiert. „Das ist sozusagen unsere Bibel“, überspitzt Wiedner. Hier und da klaffen jedoch Lücken in den Tabellen. Der Forscher erklärt: „Manche Teilchen sind im Moment nur theoretisch vorhergesagt – danach suchen wir im Experiment, um unser Bild von den fundamentalen Bausteinen der Materie komplett zu machen.“
Mit dieser Suche sind verschiedene Forschungsgruppen weltweit befasst. An Beschleunigern lassen sie Teilchen mit großen Energien aufeinanderprallen und beobachten, welche neuen Partikel bei den Kollisionen entstehen. In den letzten Jahren haben Physiker dadurch nicht nur das lange gesuchte Higgs-Boson entdeckt – das Teilchen, dass erklärt wie alle anderen ihre Masse erhalten. Auch Elementarteilchen mit ungewöhnlichen Quark-Kombinationen und mögliche Indizien für noch unbekannte Bosonen und Quasiteilchen nur aus Gluonen haben die Kollisionen bereits geliefert.
Kollision von Elektronen und Positronen
Ulrich Wiedners Team ist in das BES-III-Experiment am chinesischen „Beijing Electron Positron Collider“ involviert. Als Teil eines internationalen Konsortiums versuchen die Bochumer Physiker, bislang unbekannte Teilchen aufzuspüren, die neue Erkenntnisse über die starke Wechselwirkung zutage fördern könnten. Rund fünfmal pro Jahr reist Ulrich Wiedner selbst nach China, immer wieder sind auch Studierende seines Lehrstuhls vor Ort, um ein paar Wochen an der Datenaufzeichnung mitzuwirken.
Der Beschleuniger läuft 24 Stunden am Tag und bis auf die notwendigen Zeitfenster für die Wartung auch das ganze Jahr hindurch. Unaufhörlich prallen in ihm Elektronen mit hoher Bewegungsenergie auf ihre Antiteilchen, die Positronen. „Energie wird dabei in Masse umgewandelt, und wir schauen, in welche“, erklärt Wiedner. Im Lauf der Zeit – das BES-III-Experiment begann 2011 – ist das Forschungskonsortium auf einige merkwürdige Teilchen gestoßen…
Quelle: Julia Weiler/ RUBIN, Ruhr-Universität Bochum
