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TEILCHENPHYSIK
Überraschung mit Gold-Ionen

von Stefan Deiters
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7. Mai 2001

Wissenschaftler am amerikanischen Brookhaven National Laboratory versuchen derzeit, in ihren Teilchenbeschleunigeranlagen die Bedingungen kurz nach dem Urknall zu simulieren. Als sie Gold-Ionen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander prallen ließen, erlebten sie ein Überraschung: Es kam zu einer unerwartet heftigen Explosion. Das Projekt beruht auf Arbeiten, die am europäischen Labor CERN in Genf im letzten Jahr begonnen wurden. 

"Wir haben erwartet, dass aus diesem Zusammenprall Teilchen für eine wesentlich längeren Zeitraum freiwerden, da es sich ja um sehr große Energien handelt", erläutert der Physiker John Cramer von der Universität in Washington. "Aber stattdessen geschieht das in so kurzer Zeit, dass wir das gar nicht messen können. Die Zeit wird kürzer, wenn wir die Energie erhöhen und nicht länger."

Das Experiment mit dem überraschenden Ergebnis fand am Relativistic Heavy Ion Collider am Brookhaven National Laboratory in Upton im US-Bundesstaat New York statt. Die Wissenschaftler versuchen hier ein sogenanntes Quark-Gluonen-Plasma zu erzeugen, eine Gemisch aus subatomaren Partikeln, das nach Ansicht der Forscher eine Millionstel Sekunde nach dem Urknall existiert haben soll. Später hat es diesen Zustand der Materie im All nicht mehr gegeben. Im letzten Jahr war man im europäischen Elementarteilchenlabor CERN in Genf dem Quark-Gluonen-Plasma schon recht nahe gekommen.

Im Beschleunigerring in Brookhaven versuchte man nun zwei Gold-Ionen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die Physiker nennen solche Geschwindigkeiten "relativistisch". Die Gold-Ionen lässt man dann aufeinanderprallen. Nach Cramers Angaben haben diese Kollisionen bislang zu unerwartet heftigen Explosionen geführt. Durch die Kollision werden die Ionen zerstört und es entstehen neue Teilchen, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit vom Ort der Kollision entfernen. "Was wir beobachtet haben, war eine Explosion, die so nicht von den Theoretikern vorausgesagt wurde", so Cramer. Aber ein Ziel der Experimente sei ja schließlich, Ergebnisse zu finden, an die bislang kein Theoretiker gedacht hat. "Es sieht so aus, als hätten wir das geschafft." Ob die Forscher allerdings auch das gesuchte Quark-Gluonen-Plasma gefunden haben, könne man bis jetzt noch nicht sagen.

In der Geschichte, so Cramer, sei es bisher immer so gewesen, dass mit jedem Beschleuniger-Experiment überraschende Ergebnisse erzielt worden sind, durch die oft die Forschung fast in Vergessenheit geraten ist, für die der Beschleuniger eigentlich erbaut wurde. In Brookhaven versuchen die Physiker derzeit hinter die Geheimnisse der erster Mikrosekunden des Universums zu kommen und herauszufinden, wie sich die Dinge nach dem Urknall zu dem entwickelt haben, was wir heute kennen. Cramer: "Wir sind Teil eines engen Tanzes zwischen Theorie und Experiment, Vorhersage, Beobachtung und Verbesserung von Theorien, der am Ende immer zu einem neuen und besseren Verständnis führt."

Links im WWW
Brookhaven National Laboratory
 
siehe auch

Teilchenphysik: Ein Fehler im Standardmodell - 12. Februar 2001

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