Amerikanische Teilchenphysiker haben bei der Auswertung von Kollisionsdaten ein Signal entdeckt, das zu keinem der bekannten Teilchen oder Grundkräfte unseres physikalischen Standardmodells zu passen scheint. Bei einer bestimmten Energie registrierte der Teilchendetektor „Tevatron“ rund 250-mal mehr Treffer als dort eigentlich sein dürften. Wenn sich die Messungen bestätigen, könnte sich dies als eine der wichtigsten Entdeckungen der Physik entpuppen. Andere Physikerteams wollen nun in ihren Beschleuniger-Daten ebenfalls nach dem rätselhaften Signal fahnden.
Schon seit mehr als 20 Jahren lassen Physiker im Tevatron des Fermilab nahe Chicago Teilchen aufeinanderprallen. Protonen und ihre Antiteilchen, die Antiprotonen, werden dabei auf mehr als hundert Milliarden Elektronenvolt beschleunigt und dann in entgegengesetzter Richtung in den „Collider Detector“ (CDF) eingespeist. Eine der Experimentreihen zielte darauf, ein sehr schweres, kurzlebiges Teilchen, das W-Boson zu erzeugen. Jetzt, wenige Monate vor einem möglichen Betriebsende des Beschleunigers, könnte den Forschern im Rahmen dieser Serie eine unerwartete Sensation geglückt sein.
„Buckel“ in den Daten
In einer Auswertung von rund 10.000 Kollisionen stießen die Physiker auf einen seltsamen „Buckel“ in den Daten: Bei der Kollisionsenergie von 140 Gigaelektronenvolt (GeV/c2) schienen mehr Elektronen und Muonen entstanden zu sein als eigentlich dürften. Immerhin 253 Treffer mehr als erwartet zählte der Detektor. „Der Peak ist ein Überschuss von Teilchenkollisionen-Ereignissen, die den W-Boson erzeugen”, so die Erklärung des Fermilabs. Eine solche Häufung von Kollisionen in einem Bereich deutet normalerweise auf das Vorhandensein eines Teilchens hin. „Dieser Peak erscheint jedoch in einer Massenregion, in der wir keinen erwartet haben.“
Peak passt nicht ins Standardmodell
Der rätselhafte Buckel passt zu keiner der bekannten oder im Standardmodell vorhergesagten Teilchenformen oder Grundkräfte. Das Ausgangsteilchen müsste mit der 160-fachen Masse eines Protons entweder doppelt so schwer sein wie ein normales W-Boson, oder aber hier hat sich ein Teilchenzerfall abgespielt, der den bekannten Gesetzen widerspricht. „Entweder ist das, was wir über diesen Prozess zu wissen glaubten falsch, oder aber es gibt einen völlig neuen Effekt”, so der Sprecher des Fermilab, Giovanni Punzi.
