Wissenschaftler erforschen das „Zeptoversum“, eine Skala, die 100 Milliarden Mal kleiner ist als ein Atom

Ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of Cambridge hat Teilchenwechselwirkungen auf einer Skala nachgewiesen, die als 100 Milliarden Mal kleiner als ein Atom beschrieben wird. Einige Physiker nennen diesen Bereich das „Zeptoversum“, nach dem Zeptometer, einer Einheit, die einem Billionstel eines Milliardstels eines Meters entspricht.

Die Ergebnisse stammen aus einem Experiment am Large Hadron Collider (LHC), dem Teilchenbeschleuniger, den das CERN an der Schweizerisch-französischen Grenze betreibt. Die Forscher untersuchten die bei hochenergetischen Kollisionen erzeugten Teilchen, darunter das Beauty-Quark, auch Bottom-Quark genannt.

Beauty-Quarks existieren etwa 1,5 Billionstel Sekunden, bevor sie in andere Teilchen zerfallen. Trotz ihrer kurzen Lebensdauer konnte das Team ihre Wechselwirkungen auf einer Skala von einem Trillionstel eines Meters nachweisen.

Die Arbeit könnte eine Möglichkeit bieten, Theorien über dunkle Materie zu überprüfen, auf die laut dem ursprünglichen Bericht etwa 25 % der Gesamtenergie des Universums entfallen. Dunkle Materie wechselwirkt nicht mit Licht und wurde anhand ihres Gravitationseinflusses auf gewöhnliche Materie sowie auf die Entstehung von Strukturen wie Galaxien beobachtet.

Einige Theorien legen nahe, dass Teilchen auf diesen winzigen Skalen besonders empfindlich auf dunkle Materie reagieren könnten, die beeinflussen könnte, wie Quarks miteinander wechselwirken und zerfallen. Die Forscher sagen, dass weitere Daten ihnen helfen könnten, diese Möglichkeit zu untersuchen und nach neuen Teilchen zu suchen.

„Wir klopfen an die Türen des Zeptoversums“, sagte der Cambridge-Physiker Harry Cliff, der die Datenanalyse leitete, gegenüber BBC News. Er sagte, das Team wolle diesen Bereich weiter erforschen, benötige dafür aber zusätzliche Daten.

Der LHCb-Detektor des CERN soll mit 150 Millionen Pfund aus Mitteln der 28 beteiligten Länder modernisiert werden. Die Verbesserungen würden es ermöglichen, diese Zerfälle zehnmal häufiger aufzuzeichnen. Die britische Forschungs- und Innovationsbehörde (UKRI) kündigte jedoch an, ihren Anteil an der Finanzierung des Upgrades nicht länger bereitzustellen. Das weckte Bedenken hinsichtlich der Rolle des Landes bei künftigen Studien.

Tim Gershon, der die internationale LHCb-Kollaboration koordiniert, sagte gegenüber BBC News, die Entscheidung könne die vollständige Beteiligung des Vereinigten Königreichs an künftiger Forschung gefährden. Er warnte außerdem, dass eine geringere Beteiligung die Möglichkeiten zur Ausbildung von Nachwuchsforschern einschränken könnte. Mary Richardson-Slipper, ein Mitglied des Entdeckungsteams, sagte, sie suche im Ausland nach einer Stelle, weil sie dort mehr Möglichkeiten sehe als im Vereinigten Königreich.

UKRI teilte BBC News mit, dass das Vereinigte Königreich weiterhin umfassend am CERN beteiligt sei und dessen zweitgrößter Geldgeber sei; der jährliche Beitrag belaufe sich auf etwa 175 Millionen Pfund. Die Behörde erklärte, sie habe sich nach Eingang von mehr aussichtsreichen Finanzierungsanträgen, als sie finanzieren könne, dafür entschieden, andere Infrastrukturinvestitionen zu unterstützen.

Der Physiker Brian Cox, der nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnete das Ergebnis als wichtig und kritisierte die Finanzierungsentscheidung. Er warnte, sie könne dem wissenschaftlichen Ansehen des Vereinigten Königreichs und seinem künftigen Forschungsprogramm schaden.

Quellen: Folha Ciência.