"Paradigmenwechsel": Europäische Wissenschaftler erforschen die verborgenen "Geisterteilchen" des Universums

Ein Techniker arbeitet im LHC-Tunnel (Large Hadron Collider) des CERN, 2016.
Ein Techniker arbeitet im LHC-Tunnel (Large Hadron Collider) des CERN, 2016. Copyright Laurent Gillieron/Keystone via AP, file
Von Anna Desmarais
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Dieser Artikel wurde im Original veröffentlicht auf Englisch

Die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) startet ein Projekt, das Forschern zufolge helfen könnte, verborgene Geisterteilchen zu entdecken, die die Struktur des Universums ausmachen.

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Die Wissenschaftler am größten Teilchenbeschleuniger der Welt erhalten ein neues Instrument, das ihnen helfen könnte, die verborgenen Strukturen des Universums zu entdecken.

Die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) baut einen neuen Supercollider mit der Bezeichnung Future Circular Collider, der eintausendmal empfindlicher für so genannte "verborgene Teilchen" ist als die Geräte, die die Organisation bereits betreibt.

Mit Supercollidern können Wissenschaftler die Bedingungen des Urknalls nachbilden, der physikalischen Theorie, die beschreibt, wie sich das Universum ursprünglich ausdehnte.

Das neue Gerät würde Teilchen gegen eine harte Oberfläche prallen lassen, anstatt sie gegeneinander zu schleudern - eine Technik, mit der die Wissenschaftler derzeit versuchen, herauszufinden, woraus das Universum besteht.

Der Collider ist Teil des CERN-Projekts "Search for Hidden Particles" (SHiP): ein Projekt, das seit 10 Jahren geplant ist und einige der schwächsten Teilchen im Weltraum untersuchen soll.

Vieles von dem, was wir bisher angenommen haben, könnte tatsächlich ganz anders sein.
Dr Richard Jacobsson
CERN

Dr. Richard Jacobsson, leitender Physiker am CERN, sagte, dass dieses Projekt ein "großer Durchbruch" sein könnte, der die Art und Weise, wie Wissenschaftler über die Entstehung des Universums denken, neu definiert.

"SHiP ist eines dieser ... potenziell paradigmenverändernden Experimente, die uns wirklich zu einem ganz neuen Wissensstand führen könnten, nicht nur über unser Universum, sondern auch über unsere Position im Universum", sagte Richardson in einem Interview.

"Vieles von dem, was wir bisher angenommen haben, könnte tatsächlich ganz anders sein."

Wissenschaftlern ist es bisher nicht gelungen, diese Art von Teilchen nachzuweisen, so Richardson, weil sie nicht über die richtige Technologie dafür verfügen.

Was sind Geisterteilchen?

Alles, was wir vom Weltraum aus mit bloßem Auge sehen können, einschließlich der Sterne und Planeten, macht nur etwa fünf Prozent der tatsächlichen Materie im Universum aus, so Richardson.

Die anderen 95 Prozent teilen sich laut Richardson nach bisherigen Erkenntnisse auf etwa 26 Prozent dunkle Materie und 69 Prozent dunkle Energie auf.

Die Wissenschaftler verwenden das Standardmodell, das 17 verschiedene Teilchen kennt, um zu erklären, woraus das Universum besteht.

Im Jahr 2012 entdeckten Wissenschaftler des CERN mit dem Large Hadron Collider (LHC) ein neues Teilchen des Standardmodells, das Higgs-Boson, eine Entdeckung, für die sie ein Jahr später den Nobelpreis für Physik erhielten.

Seitdem ist es den Wissenschaftlern nicht gelungen, mit demselben Collider die verborgenen Teilchen zu messen, die möglicherweise auch die dunkle Materie und die dunkle Energie ausmachen, aber nicht Teil des Standardmodells sind.

"Die Entdeckung des Higgs-Bosons hat eine Lücke gefüllt, ohne etwas Neues vorherzusagen", so Richardson.

"Die Idee für dieses Projekt entstand fast zufällig, als Leute aus verschiedenen Bereichen die Physik aus einem anderen Blickwinkel erforschen wollten."

"Versteckte" oder Geisterteilchen sind unsichtbar und haben schwächere Verbindungen als die von Wissenschaftlern bereits entdeckten Teilchen, was sie sehr schwer zu entdecken macht. Es ist möglich, dass diese Teilchen einen Teil oder sogar den Rest des Universums ausmachen, sagte Richardson.

Neue Teilchen können im Large Hadron Collider am CERN bereits bis zu einem Meter vom Ort der Kollision entfernt nachgewiesen werden, aber verborgene Teilchen bleiben viel länger unsichtbar, bevor sie sich offenbaren.

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Die Detektoren des neuen Colliders für das SHiP-Projekt werden daher weiter entfernt sein und mehr Kollisionen vor einem festen Hintergrund erzeugen, um diese Teilchen schließlich zu identifizieren.

Das SHiP-Projekt wird gemeinsam mit den anderen CERN-Experimenten, einschließlich des Large Hadron Collider, arbeiten.

Die Bauarbeiten an den neuen unterirdischen Anlagen des SHiP werden 2026 beginnen, die ersten Experimente werden um 2032 stattfinden.

Der Future Circular Collider hingegen wird Mitte der 2040er Jahre in Betrieb gehen, sein volles Potenzial aber erst 2070 erreichen, so ein Bericht der BBC.

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